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Universidade Federal do Rio Grande do Norte Centro de Tecnologia
Departamento de Engenharia Química Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
TESE DE DOUTORADO
USO DA TECNOLOGIA DE TROCA IÔNICA NO TRATAMENTO DE ÁGUAS CONTAMINADAS
COM NITRATOS DO AQUIFERO DUNAS – BARREIRAS NATAL/RN – BRASIL.
Andréa Lessa da Fonseca
Orientadora: Profa. Dra. Josette Lourdes de Sousa Melo Co-Orientador: Prof. Dr. André Luis Calado de Araújo
Natal/RN Julho/2008
Andréa Lessa da Fonseca
USO DA TECNOLOGIA DE TROCA IÔNICA NO TRATAMENTO DE ÁGUAS CONTAMINADAS
COM NITRATOS DO AQUIFERO DUNAS – BARREIRAS NATAL/RN – BRASIL.
Tese de Doutorado apresentada ao Programa de Pós-graduação em Engenharia Química da Universidade Federal do Rio Grande do Norte como requisito parcial para a obtenção do título de Doutor em Engenharia Química sob a orientação dos Professores: Dra. Josette Lourdes de Sousa Melo e Dr. André Luis Calado de Araújo.
Natal/RN Julho/2008
Divisão de Serviços Técnicos Catalogação da Publicação na Fonte.
UFRN / Biblioteca Central Zila Mamede
Fonseca, Andréa Lessa. Uso da tecnologia de troca iônica no tratamento de águas contaminadas com Nitrato do Aqüífero Dunas-Barreiras, Natal/RN-Brasil / Andréa Lessa Fonseca. – Natal, RN, 2008. 129 f. : il. Orientadora: Josette Lourdes Sousa Melo Co-Orientador: André Luis Calado de Araújo. Tese (Doutorado) – Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Centro de Tecnologia. Departamento de Engenharia Química. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. 1. Tratamento de água – Tese. 2. Água subterrânea – contaminação com nitrato – Tese. 3. Aqüífero Dunas-Barreiras – Cidade de Natal (RN) – Tese. I. Melo, Josette Lourdes Sousa. II. Araújo, André Luis Calado de. III. Título. RN/UF/BCZM CDU 628.16(043.2)
Dedicatória
Ao Deus todo poderoso, que pela sua misericórdia nos
permite a vida e que sem Ele nada se pode fazer, que
em seu filho Jesus Cristo nos trouxe a salvação. Aos
meus pais, João Batista da Fonseca (in memorian),
Elilde Lessa da Fonseca (minha mãe) e Eliete Lessa
(tia). À minha família: meu esposo João, e aos meus
filhos Lucas e Mateus, meus tesouros aqui na terra.
Agradecimentos
À professora Josette Lourdes de Sousa Melo,
pela confiança no projeto e apoio incondicional.
Ao CEFET-RN pelo apoio através da Gerência
de Recursos Naturais e ao professor Erivan Sales
do Amaral nosso gerente.
Ao PPGEQ pela deferência que trata todos os
alunos através da sua coordenação e à secretária
Mazinha.
Aos amigos e irmãos em Cristo, Carlos Henrique
Catunda Pinto e Maria de Fátima da Silva Duarte
por todo incentivo.
Aos amigos professores do CEFET-RN,
professores: André Luis Calado Araújo, Roberto
Pereira, Régia Lúcia Lopes, Leci Reis, Milton
Vale, Valdenildo Silva e funcionários
Douglisnilson Morais Ferreira e Paulo Pereira
pelo apoio e incentivo.
FONSECA, Andréa Lessa da – Uso da tecnologia de troca iônica no tratamento de águas contaminadas com nitrato do aqüífero Dunas-Barreiras, UFRN, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Área de Concentração: Engenharia Ambiental, Natal/RN, Brasil.
RESUMO: A cidade de Natal-RN abrange uma área de aproximadamente 170 km2. O aqüífero Dunas-Barreiras, mais importante reservatório da bacia costeira do RN, abastece cerca de 70% da cidade. Devido à ausência de sistema de saneamento municipal e a cidade ter adotado forma de disposição de esgotos através de fossas e sumidouros, este aqüífero apresenta-se, em grande parte, contaminado por nitratos. O trabalho em questão se propõe a pesquisar o aproveitamento da água contaminada desse manancial, assim como estimar o custo da água potável através da tecnologia de troca iônica. O estudo da qualidade das águas do aqüífero Dunas-Barreiras mostrou que, as águas provenientes de fontes, cacimbas e poços rasos apresentaram-se contaminadas microbiologicamente, enquanto as águas provenientes de poços profundos (superior a 70 m) apresentaram-se isentas, sendo então somente essas adequadas para aproveitamento pela tecnologia de troca iônica. Foram realizados vários experimentos cinético, termodinâmico, utilizando (resina IMAC-HP-555) o método da imersão em volume finito e dinâmicos da adsorção por troca iônica usando-se uma coluna. A partir destes resultados foi projetada uma coluna piloto onde se usou uma resina aniônica, operando no ciclo cloreto, para remoção seletiva de nitrato. Os resultados obtidos indicaram uma temperatura de trabalho de 25oC, velocidade média ideal de trabalho de 13,6 m/h, capacidade de adsorção máxima e média da resina =0,01692 g NO3
-1/g R e 0,0110 g NO3-1/g R, respectivamente, concentração ideal de
dessorção do NaCl de 8% e tempo ideal de dessorção de 80 minutos para as condições de equilíbrio da água do aqüífero Dunas-Barreiras. Experiência de projeção de aumento de escala realizada para sistema de coluna de troca iônica para desnitrificação, com as variáveis determinadas, adotou-se um programa de modelagem computacional para projetos de coluna de troca iônica, ROREX-420/2000, onde se obteve um custo da água potável desnitrificada de R$ 0,16/m3. Para um volume de água potável produzido igual a 2.100 m3/ ciclo de operação foi obtida uma eficiência média de remoção de nitratos de 45%. PALAVRAS – CHAVES: Cidade de Natal, água subterrânea, contaminação com nitrato, abastecimento de água, aqüífero Dunas - Barreiras, resinas de troca iônica. BANCA EXAMINADORA E DATA DE DEFESA: 21 DE JULHO DE 2008. Presidente: Profa. Dra. Josette Lourdes de Sousa Melo – DEQ/UFRN Membros: Prof. Dr. André Luis Calado de Araújo – CEFET/RN
Prof. Dr. Henio Normando de Souza Melo – DEQ/UFRN
Prof. Dr. Roberto Pereira – CEFET/RN
Prof. Dr. Carlos Henrique Catunda Pinto – UERN
Profa. Dra. Valdinete Lins da Silva – DEQ/UFPE
Abstract
The city of Natal comprises an area of about 170 km² (65,63 squares miles). The Dunas-Barreiras Aquifer is the most important reservoir of the coastal basin of RN. It is being responsible for the water supplying of about 70% of the population, however, due to the sewage disposal system by cesspools and drains, it is presently affected in a great extent by nitrates contamination. Thus, the present work proposes to research the utilization of contaminated water by nitrates of this fountainhead and find cost of the potable water through the ionic exchange technology. This technology consists in the removal of mineral salts by the exchange of cations for one ion of hydrogen (H+), through the passage of water by cationic resin bed and, secondly, by the exchange of the anions for hydroxyl ions (OH-) through a anionic resin bed. The obtained results have showed the waters derived from fountains, big water holes and shallow wells were microbiologically contaminated, while the waters derived from deep wells (above 70 m – 76,58 yards) were free of contamination. Thus, only these ones are suitable to the use of ionic technology. The experiments were conducted with the resin IMAC-HP-555 such as kinetic, thermodynamic, and adsorption by fixed bed studies, being obtained several project variables for the experimental column, as follow: work temperature of 25oC; resin maximum capacity maximum e mean of adsorption ==0,01692 g NO3
-1/g R e 0,0110 g NO3
-1/g R, respectively. On the experimental column were performed breakthrough tests which pointed for an average ideal average speed of work of 13.2 m / h, with an average efficiency of 45% of adsorption, an optimal concentration of NaCl desorption of 8%, and an ideal desorption time of 80 minutes for the equilibrium conditions of water from the Dunas-Barreiras aquifer. Scale projection for ion-exchange column for denitrification, for these variables, using a computer modeling programme, to project the column of ion exchange ROREX-420/2000, obtained a cost for the drinking water denitrified by this system of R$ 0,16 / m3. KEYWORDS: Natal city, Groundwater, Nitrates contamination, Water supply, Dunas -
Barreiras Aquifer, Water treatment, Resins of ionic exchange.
Lista de figuras Figura 1.1 – Cidade de Natal - Vista do bairro de Ponta Negra e Parque das Dunas...... 7
Figura 2.1 – Diagrama das características das impurezas das águas ........................... 10
Figura 2.2 – Diagrama das partículas contidas nas águas Fonte . ................................ 11
Figura 2.3 – Poluição da água subterrânea com diferentes origens.............................. 17
Figura 2.4 – Comportamento da água subterrânea na natureza.................................. 217
Figura 2.5 – Ciclo do nitrogênio............................................................................... 233
Figura 2.6 – Representação esquemática de colunas catiônica e aniônica ................. 322
Figura 2.7 – Reação em resina catiônica................................................................... 333
Figura 2.8 – Reação em resina aniônica ..................................................................... 33
Figura 2.9 – Radical sulfônico de resina trocadora de cátions típica ........................... 34
Figura 2.10 – Resina trocadora de cátions fracamente Ácida ...................................... 36
Figura 2.11 – Resina trocadora de catiônica Fortemente Ácida................................... 36
Figura 2.12 – Resina aniônica fracamente básica........................................................ 36
Figura 2.13 – Resina Aniônica Fortemente Básica- Tipo I.......................................... 37
Figura 2.14 – Resina Aniônica Fortemente Básica- Tipo II ........................................ 37
Figura 2.15 – Classificação das isotermas segundo BET . .......................................... 42
Figura 2.16 – Diagrama esquemático de uma partícula de adsorvente bidisperso,
mostrando as diferentes resistências à difusão. ............................................................ 44
Figura 2.17 ( a,b,c,d) -Balanços de materiais globais de curvas de ruptura . ................ 48
Figura 4.1 – Diagrama da unidade experimental em ensaio de equilíbrio.................... 62
Figura 4.2 – Esquema da unidade experimental de método da imersão em volume finito
de líquido.................................................................................................................... 63
Figura 4.3 – Unidade experimental (coluna de troca iônica piloto) ............................. 64
Figura 5.1 – Isoterma de adsorção de íons de nitrato sobre a resina IMAC-HP-555 .... 71
Figura 5.2 – Gráfico da Isoterma de equilíbrio de adsorção de nitrato com a resina
IMAC-HP-555, a 25°C, linearizada pela equação de BET. .......................................... 73
Figura 5.3 – Curva cinética de captação da resina IMAC-HP-555 para nitratos
(rotação=250 rpm, temp = 25°C)................................................................................. 74
Figura 5.4 – Curva cinética de captação de nitrato na resina IMAC-HP- 555
(rotação=250 rpm, temp = 30°C)................................................................................. 75
Figura 5.5 – Curva de ruptura para o nitrato, t = 25º C. .............................................. 78
Figura 5.6 a – Gráfico da eficiência da adsorção de nitratos da água do aqüífero Dunas
- Barreiras sobre a resina IMAC-555, para velocidade de 6,5m/h ................................ 79
Figura 5.6 b – Gráfico da eficiência da adsorção de nitratos da água do aqüífero Dunas
- Barreiras sobre a resina IMAC-555, para velocidade de 8,7m/h ................................ 79
Figura 5.6 c – Gráfico da eficiência da adsorção de nitratos da água do aqüífero Dunas
- Barreiras sobre a resina IMAC-555, para velocidade de 13,60m/h ............................ 79
Figura 5.6 d – Gráfico da eficiência da adsorção de nitratos da água do aqüífero Dunas
- Barreiras sobre a resina IMAC-555, para velocidade de 15,20m/h; ........................... 80
Figura 5.7 – Curva da eficiência da dessorção para coluna experimental de resina
IMAC-HP-555 com solução regenerante de NaCl a 8%. ............................................. 82
Lista de tabelas Tabela 2.1 – Resumo dos padrões de qualidade da água para consumo humano .......... 15
Tabela 2.2 - Principais espécies de nitrogênio inorgânico em subsuperficie. ................ 24
Tabela 2.3 - Materiais de troca iônica existentes no mundo. ........................................ 39
Tabela 5.1 - Média dos resultados da caracterização físico-química da água do poço
utilizada para alimentar a coluna experimental de troca iônica..................................... 69
Tabela 5.2 – Caracterização físico-química da resina IMAC-HP- 55. .......................... 70
Tabela 5.3 – Comparativo da eficiência da desnitrificação de águas contaminadas. ..... 76
Tabela 5.4 – Propriedades médias do leito de adsorvente............................................. 76
Tabela 5.5 – Valores médios obtidos para 10 (dez) curvas de ruptura realizadas na
coluna experimental de troca iônica (leito com resina IMAC-HP- 555). ...................... 77
Tabela 5.6 – Parâmetros obtidos a partir das Curvas de Ruptura realizadas na coluna
experimental de troca iônica........................................................................................ 78
Tabela 5.7 – Eficiência na remoção de nitratos – autores diversos. .............................. 70
Tabelas 5.8 – Variáveis pré - estabelecidas para simulação de aumento de escala........ 83
Tabela 5.9 – Variáveis obtidas para uma coluna de adsorção de nitratos com resina
IMAC-HP-555 para água do Aqüífero Dunas-Barreiras............................................... 84
Tabela I - Dados de Localização das Fontes, Cacimbões e Poços do Aqüífero Dunas-
Barreiras e Resultados da Sondagem Físico-Química e Microbiológica de
Contaminantes. ........................................................................................................... 97
Tabela II.1 – Dados dos quatro (4) experimentos, e seus valores médios, com isoterma
de adsorção de íons de nitrato sobre a resina IMAC-HP-555 a 25°C.......................... 104
Tabela II.2 – Dados quatro(4) experimentos, e seus valores médios, com isoterma de
adsorção de íons de nitrato sobre a resina IMAC-HP-555 a 30°C. ............................. 104
Tabela III – Dados obtidos da linearização da equação de BET para isoterma de
equilíbrio sobre a resina IMAC-HP-555 a 25°C. ....................................................... 104
Tabela IV.1 – Dados experimentais, de 4 (quatro) experimentos, e seus valores médios,
das curvas de cinética de captação da resina IMAC-HP-555 para nitratos................. 105
Tabela IV.2 – Dados experimentais, de 4 (quatro) experimentos, e seus valores médios,
das curvas de cinética de captação da resina IMAC-HP-555 para nitratos................. 105
Tabela V – Dados da eficiência de remoção de nitratos sobre a resina IMAC-HP-555 à
diversos tempos espaciais a 25º C. ........................................................................... 106
Tabela VI – Dados da eficiência da dessorção de nitratos para cloretos, para coluna
experimental. ............................................................................................................ 107
Tabela VII.1 – Valores obtidos para 10 (dez) curvas de ruptura realizadas na coluna
experimental de troca iônica (leito com resina IMAC-HP-555) para remoção de nitrato
utilizando a água do Aqüífero Dunas – Barreiras....................................................... 108
Tabela VII.2 - Valores obtidos para 10 (dez) curvas de ruptura realizadas na coluna
experimental de troca iônica (leito com resina IMAC-HP-555) para remoção de nitrato
utilizando a água do Aqüífero Dunas – Barreiras....................................................... 109
Tabela VII.3 - Valores obtidos para 10 (dez) curvas de ruptura realizadas na coluna
experimental de troca iônica (leito com resina IMAC-HP-555) para remoção de nitrato
utilizando a água do Aqüífero Dunas – Barreiras....................................................... 110
Tabela VII.4 - Valores obtidos para 10 (dez) curvas de ruptura realizadas na coluna
experimental de troca iônica (leito com resina IMAC-HP-555) para remoção de nitrato
utilizando a água do Aqüífero Dunas – Barreiras....................................................... 111
Nomenclatura
Å – Angstrom
Az – Área de secção do leito
b – Constante de equilíbrio do modelo Langmuir
C – Concentração local
Co – Concentração inicial da espécie i na fase líquida (mg/L)
Ce – Concentração da espécie i na fase líquida em equilíbrio a tempo finito
Ceq – Concentração de equilíbrio da espécie química i, na fase líquida (mg/L)
Cf – Concentração final
Cfi – Concentração da espécie química i no fluído
Ci – Concentração da espécie i no seio do fluido, longe da partícula (eq. 3.6)
Cip – Concentração da espécie química i em massa por unidade de volume na fase
particulada
Csi – Concentração da espécie química i no sólido
D – Coeficiente efetivo de difusão num poro reto perfeitamente cilíndrico
Dfi – Coeficiente efetivo de difusão num poro reto perfeitamente cilíndrico poros
(cm2/mim)
Di – Coeficiente de difusão efetiva na fase líquida interna (poros) (cm2/mim)
DL – Coeficiente efetivo de difusão num poro reto perfeitamente cilíndrico
dL – Diâmetro da coluna adsorvente (cm)
Dm – Coeficiente de difusão molecular
dp – Diâmetro da partícula adsorvente (cm)
Dp – Coeficiente efetivo de difusão do poro
feq (Ci ) – Função de equilíbrio de adsorção, dada pela isoterma
fi (Ci ) – Função de equilíbrio de adsorção, dada pela isoterma
G – Fator geométrico (G=0, placa plana; G=1,cilindro:G=2, esfera)
J – Densidade local de fluxo de adsorbato no interior das partículas adsorventes
K – Permeabilidade do meio poroso, (L-2 )
KKNA – Coeficiente de seletividade do íon sódio em relação ao íon potássio
Kc – Constante cinética de absorção na fase sólida ajustada experimentalmente
Ke – Coeficiente de transferência de massa efetiva
Kfi – Coeficiente individual de transferência de massa no filme adjacente externo da
partícula
L – Comprimento do leito
LL – Comprimento da coluna
Lp – Distancia entre as tomadas de pressão, [L]
ML – Massa absorvente contida na coluna de adsorção(g)
Mp – Massa de uma partícula de absorvente (g)
Ms – Massa do sólido (g)
ms – Massa de absorvente
n – Quantidade adsorvida de adsorbato
N – Normalidade em eq/L
NCP – Número de colunas processadas
P/Po – Pressão parcial
Q – Vazão volumétrica de alimentação(L/h)
q – Concentração na fase sólida (mol/g)
qo – Quantidade inicial absorvida no leito do absorvente (massa em espécie i/massa
ou volume do absorvente)
qf – Quantidade final absorvida no leito absorvente (massa da área da espécie/massa
ou volume do absorvente)
qr – Velocidade superficial
R – Fator de correlação
r – Distância radial na partícula
rp – Raio da partícula
S – Capacidade do leito
S∞ – Capacidade máxima a tempo infinito
ℑ – Fator de tortuosidade
t – Tempo
tb – Tempo de “breakthrough”
te – Tempo de equilíbrio a tempo infinito
Te – Tempo espacial (h-1)
ts – Tempo estequiométrico
to – Tempo inicial
t∞ – Tempo infinito
T – Temperatura (K ou 0C)
U – Capacidade do leito não usado
V – Volume do fluido (L)
Vap – Volume aparente de uma partícula
Vb – Volume do leito
VL – Volume da coluna(cm3)
Vm – Vazão mássica (massa/tempo)
Vps – Volume dos poros no sólido (cm³/g)
Vs – Volume real do sólido (cm³)
vs – Velocidade superficial (cm/h)
Vz – Velocidade media local da fase fluida no interior do leito (interstical)
V – Volume estequiométrico
X – Adimensional de posição radial (equações 4.6 e 4.7)
Xc – Quantidade absorvida
Xe – Quantidade absorvida no equilíbrio a tempo infinito
Xo – Quantidade adsorvida inicial
W – Peso do adsorvente(g)
Ws – Velocidade média do fronte
Z – Variável de posição axial no leito
Letras gregas ∆H – Variação de entalpia
∆G – Variação de energia livre (padrão) de Gibbs
∆P – Queda de pressão, [ML-1T-2]
∆S – Variação entropia
∆t – Variação de tempo
Γ – Quantidade adsorvida da espécie química i no sólido num instante
Γeq – Quantidade adsorvida da espécie química i no sólido no equilíbrio
termodinâmico (mg/g)
Γ* – Quantidade adsorvida da espécie química i no sólido num instante (mg/g)
ε – Porosidade
εi – Fração de vazios no absorvente = (volume da fase liquida interna na partícula) /
(volume aparente da fase sólida)
εe – Fração de vazios no sistema =(volume da fase liquida externa as
partículas)/(volume total do sistema)
εp – Porosidade da partícula adsorvente ou fração de vazios (admensional)
εL – Porosidade do leito de partículas
ρs – Densidade do sólido (real) (g/cm³)
ρf – Densidade da fase fluida no leito
ρap – Densidade aparente do adsorvente (g/cm³)
ρL – Densidade de empacotamento (g/cm³)
µ – Viscosidade do fluido, [ML-1T-1]
Subscritos ap – Aparente
b – Leito
e – Fase liquida externa a partícula
eq – No equilíbrio
i – Espécie química i / Fase liquida interna a partícula
f – Fase fluida / Final
0 – Instante inicial
p – Partícula
m – Molecular
s – Sólido / Área
∞ – No equilíbrio ou mesmo tempo infinito
Sobrescritos
0 – Instante inicial(t=0)
* – Num instante t
Abreviaturas
ABAS – Associação Brasileira de Águas Subterrâneas
CAERN – Companhia de Abastecimento de Água do Rio Grande do Norte
CETESB – Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental
DNPM – Departamento Nacional da Produção Mineral
EPA – Environmental Protection Agency
eq – Equivalente a uma espécie
IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
IGARN – Instituto de Gestão das Águas do Estado do Rio Grande do Norte
IPT – Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo
LANXESS – Empresa de fabricação de resinas de origem germânica
meq – Miliequivalente
IPLANAT – Instituto de Planejamento de Natal
pH – Potencial hidrogeniônico
ppm – Partes por milhão
OMS – Organização Mundial de Saúde
ROHM AND HAAS, DOW CHEMICAL – Empresas de fabricação de resinas de origem
americana e alemã, respectivamente
rpm – Rotação por minuto
Sc – Número de Schmidt
SEPLAN – Secretaria de Planejamento do Rio Grande do Norte
Sh – Numero de Sherwood
AWWA – American Water Works Associations
ZTM – Zona de Transferência de Massa
PROF. – Profundidade
CF – Coliformes Fecais
EF – Eficiência de remoção de nitratos
Sumário
CAPÍTULO 1: INTRODUÇÃO ................................................................................. 2 1.1. APRESENTAÇÃO ................................................................................................ 2
1.2.OBJETIVOS........................................................................................................... 6 1.2.1.OBJETIVO GERAL............................................................................................. 6
1.2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS............................................................................... 6 1.3. CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO ................................................... 7
CAPÍTULO 2: ASPECTOS TEÓRICOS ................................................................ 10 2.1. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS .......................................................................... 10 2.1.1. SÓLIDOS PRESENTES NA ÁGUA................................................................. 10
2.2. VARIÁVEIS DA QUALIDADE DA ÁGUA ...................................................... 12
2.2.1. PARÂMETROS FÍSICOS................................................................................. 12
2.2.2. PARÂMETROS QUÍMICOS............................................................................ 12 2.2.3. PARÂMETROS BIOLÓGICOS........................................................................ 13
2.2.3.1. INDICADORES DE CONTAMINAÇÃO FECAL ......................................... 13 2.3. REQUISITOS E PADRÕES DE QUALIDADE DA ÁGUA ................................ 14
2.3.1. REQUISITOS DE QUALIDADE...................................................................... 14
2.3.2. PADRÕES DE POTABILIDADE ..................................................................... 14
2.4. POLUIÇÃO E CONTAMINAÇÃO ..................................................................... 16 2.5. NITROGÊNIO, CONTAMINANTE OU ELEMENTO ESSENCIAL A VIDA? .. 22
2.5.1. NITROGÊNIO RELACIONADO ÀS ATIVIDADES HUMANAS................... 24 2.5.2. FORMAS EM QUE O NITROGÊNIO SE APRESENTA NA ÁGUA............... 26
2.6. OS NITRATOS E A SAÚDE............................................................................... 27 2.7. O AQÜÍFERO DUNAS-BARREIRAS ................................................................ 28
2.8. ADSORVENTES - RESINAS TROCADORAS DE ÍONS................................... 30
2.8.1. MECANISMOS ................................................................................................ 33
2.8.2. TIPOS DE RESINA.......................................................................................... 35 2.8.3. UTILIZAÇÃO DE RESINAS DE TROCA IÔNICA......................................... 37
2.8.4. GRUPOS DE RESINA MAIS UTILIZADAS ................................................... 38 2.9. PROCESSO ADSORTIVO DE SEPARAÇÃO POR TROCA IÔNICA ............... 39
2.9.1. TROCA IÔNICA - EQUILÍBRIO TERMODINÂMICO NA ADSORÇÃO ...... 41 2.9.2. CINÉTICA DA ADSORÇÃO ........................................................................... 43
2.9.3. TROCA IÔNICA EM COLUNA DE LEITO FIXO: CURVAS DE RUPTURA 45 2.9.4. MÉTODO DA IMERSÃO EM VOLUME FINITO DE LÍQUIDO.................... 46
2.9.5. BALANÇOS MATERIAIS GLOBAIS ............................................................. 47
2.9.6. ESTIMATIVA DE PARÂMETROS DE AVALIAÇÃO DE CONDIÇÕES OTIMIZADAS ........................................................................................................... 50
CAPÍTULO 3: ESTADO DA ARTE ........................................................................ 53 CAPÍTULO 4: METODOLOGIA EXPERIMENTAL ........................................... 60
CAPÍTULO 5: RESULTADOS E DISCUSSÕES ................................................... 67 5.1. ESTUDO DA QUALIDADE DAS ÁGUAS DO AQÜÍFERO DUNAS-BARREIRAS E ESTABELECIMENTO DE CRITÉRIOS DE ESCOLHA DA FONTE (LOCAL DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA DA COLUNA) E QUALIDADE DA ÁGUA: ....................................................................................................................... 68 5.2. CARACTERIZAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA DO ADSORVENTE: ........................ 70
5.3. TERMODINÂMICA DA TROCA IÔNICA......................................................... 70
5.4 CINÉTICA DE TROCA IÔNICA ......................................................................... 74
5.4.1. EFEITO DA TEMPERATURA......................................................................... 74 5.4.2. EFEITO DA AGITAÇÃO NA CÉLULA .......................................................... 75
5.5. ADSORÇÃO EM LEITO FIXO – CURVAS DE RUPTURA .............................. 76
5.6. DESSORÇÃO EM LEITO FIXO......................................................................... 82
5.7. AUMENTO DE ESCALA ................................................................................... 83
CAPÍTULO 6: CONCLUSÕES ............................................................................... 86
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................... 88 ANEXO I ................................................................................................................... 97
III - Estado da arte
Andréa Lessa da Fonseca – Agosto/2008. 53
Capítulo 3: Estado da Arte
As primeiras observações científicas de sólidos porosos que absorviam reversivelmente
grandes volumes de gases condensáveis remontam do século XVIII, quando Fontana em 1777
reportou a propriedade de um carvão ativado, recentemente calcinado de adsorver diversos gases
numa quantidade várias vezes superior ao seu volume. (McBain, 1932) Durante o século XIX a humanidade passou a usufruir, de forma bastante empírica,
das propriedades dessecantes e "purificadoras" de adsorventes conhecidos como o carvão
ativado, a sílica-gel e a alumina. Foi somente no século passado que pesquisadores como
Langmuir (1915), e Brunauer et al (1938), aventuraram-se na descoberta dos mecanismos de
adsorção, formulando modelos para explicar as relações de equilíbrio entre concentrações da
fase fluida e na fase sólida.
A partir da década de 70, intensificou-se também o esforço para encontrar um modelo
matemático que pudesse, satisfatoriamente, explicar e prever os resultados obtidos
experimentalmente. Um dos primeiros trabalhos de vulto que tratava da matemática da
difusão foi o de Crank em 1976, cujo livro "Mathematics of Diffusion" versa sobre as
soluções para as equações diferenciais que descrevem a transferência de massa presente na
difusão. Neretnieks (1976), formulou a modelagem matemática para a adsorção isotérmica em
banho finito, e sistema em fluxo co-corrente e contracorrente. As equações do modelo foram
resolvidas pelo método de colocação ortogonal. Foram considerados os mecanismos de
transporte no poro e no sólido, bem como o efeito da resistência no filme externo. As
isotermas eram não-lineares, do tipo Lagmuir ou Freundlich. O autor avaliou os parâmetros da
isoterma e o coeficiente de difusão para experimentos em banho finito com seis sistemas
diferentes de compostos orgânicos sobre carvão ativado.
Um dos trabalhos nesta área de modelagem foi apresentado pelos pesquisadores Liapis
& Rippin (1977) utilizando procedimento similar, onde publicaram um modelo matemático
para adsorção de soluções binárias sobre partículas adsorventes esféricas e uniformes,
considerando difusão no poro e na superfície do sólido. A solução apresentada utilizava o
método da colocação ortogonal. Em 1978, o modelo foi testado para o sistema experimental
III - Estado da arte
Andréa Lessa da Fonseca – Agosto/2008. 54
2-butanol e t-amilálcool sobre carvão ativado em testes do tipo batelada cujos resultados
foram utilizados na simulação de colunas de adsorção, no artigo.
Vários outros autores tentaram obter soluções para as equações descritas da difusão
com um menor dispêndio computacional. Para tanto, foram formuladas as mais diversas
hipóteses simplificadoras, tanto ao nível de um conjunto de partículas, quanto ao modelo de
difusão. Alguns dos quais são apresentados a seguir, como também alguns que trabalharam
com experimentação na adsorção: Rice (1982), Santacessaria et al (1982), Do (1986), Do &
Rice (1986), Hills (1986), Do & Mayfield (1987), Ruthven (1988), Tondeur et al (1988). No
Brasil pode-se destacar a partir de 1988 o Departamento de Engenharia Química da UFSCar,
através do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química vem contribuindo também
nesta área de pesquisa com estudos fundamentais de experimentação na adsorção, através dos
trabalhos de: Cavalcante Junior (1988), Marra Junior (1991), Azevedo (1993), Veiga (1995),
Do Carmo (1995), Hirano e Gubulin (1998), Pinto e Gubulin (2000).
A dessalinização de águas, removendo todos os íons inclusive o nitrato, realizados por
Aultman (1950), utilizando uma coluna de desmineralização em águas de baixa salinidade
com resina sintética, trabalhando com uma vazão de 150 L/h, com um leito de resinas de 13L
para a coluna catiônica e 20L para a coluna aniônica, conseguiu-se uma eficiência de remoção
média de nitratos de 37%.
Applebaum (1978) estudou a cinética da descontaminação de águas com teor elevado de
sólidos totais dissolvidos utilizando resina sintética aniônica de base forte, no seu estudo a
aplicação do método da imersão, em volume finito de líquido, determinou a capacidade média
de adsorção do sistema foi de 0,0172 g NO3-/g R, não sendo satisfatório os resultados de
desnitrificação. Os resultados mostraram que a cinética de troca iônica da regeneração é
significativamente melhorada para soluções de cloreto de sódio acima de 10%.
Calmon (1979) estudou o uso de resina sintética fracamente ácida na remoção de
nitrogênio na forma de nitratos, utilizando um experimento de leito fixo, em escala de
laboratório com leito de 5L. Constatou que a cinética de troca de anions se apresentou de
segunda ordem, sendo removido o SO4-2 e NO3
-, com eficiência de remoção de média de 35%
e 21%, respectivamente.
III - Estado da arte
Andréa Lessa da Fonseca – Agosto/2008. 55
Kolle (1979) testou em colunas experimentais construídas em provetas, resina sintética
aniônica fraca para remoção de sulfatos e nitratos em águas turvas. Os resultados sugerem seu
uso em escala industrial, tendo em vista que, a eficiência média desse sistema foi de 32% para
sulfatos e para nitratos foi de 23%, com vazão de 10L/h e que a cinética de regeneração
apontou para solução de cloreto de sódio de 6,5%.
Os autores Fowler e Guggenheim (1939) e Gubulin (1990) comentam o favorecimento
da cinética de adsorção por troca iônica com redução do tempo na ordem de 6% e 5%,
respectivamente, para cada aumento de 10C na temperatura do líquido alimentador para
substancias iônicas.
Johnson e Mustermam (1979) estudaram o comportamento de uma coluna de troca iônica
com uma resina sintética aniônica forte, para remoção de nitrato e sulfato, sendo a eficiência
média de 22% para sulfato e 14% para nitratos, operando a velocidade de 0,55 l/mim, com um
volume de resina de 4L. Como regenerante a solução de cloreto de sódio a 6% apresentou
uma eficiência de 72%.
Jorgensen et al (1982), montaram sistemas para produção de água potável utilizando águas
com concentrações de nitratos 12,50% acima do permitido, na ausência de sulfatos. Nesse
sistema foi utilizado uma resina sintética de base forte para adequar a água contaminada para
uso potável. A eficiência do sistema de leito fixo de 600L, trabalhando com velocidade de
80L/mim, foi de 39%. A cinética de regeneração com NaOH teve eficiência de 65% com
concentração de 6 a 7%.
Coollentro (1985), realizou estudos com carvão ativado como pré-tratamento de águas
contaminadas em águas com elevada turbidez e cor, contaminadas com nitratos. Estes estudos
mostraram que a eficiência de remoção média para nitratos foi de 32%.
Cunha (1992) realizou estudos de aplicação da resina aniônica da Rohm and Haas (IMAC-
HP-555) para repotalização de águas contaminadas por nitratos. Este estudo mostra que a
eficiência de remoção variou de 35% a 46%, sendo aplicado um pré-tratamento a base de
III - Estado da arte
Andréa Lessa da Fonseca – Agosto/2008. 56
filtro de carvão ativado para remoção de cor. A cinética de regeneração foi mais eficiente com
aplicação de solução de cloreto de sódio a 10%.
Barros & Sousa (2003) realizaram um estudo técnico de comprovação da eficiência de
um sistema de remoção de nitrato em águas experimental na Califórnia, utilizando sistema em
escala industrial com tamanho de leito de 2000L, e uma resina do tipo Amberback. Neste
processo sua eficiência média de remoção de nitratos foi de 46% para águas com altos teores
de sulfato, enquanto para águas com altos teores de sulfatos a eficiência média de remoção de
nitratos foi de, apenas, 35%.Logo, esse sistema foi recomendado, apenas, para águas com
baixos teores de sulfato. A capacidade de troca média desse sistema foi de 0,00982 meq g
NO3-/g R.
Testes de remoção de nitratos com resina aniônica industrial, foram realizados por
Clifford (1997), em águas subterrâneas de abastecimento, utilizando o método do volume
finito de líquido. A isoterma de adsorção pode ser linearizada pelo método de Langmuir. A
capacidade média de adsorção do sistema foi de 0,0089 g NO3-/g R. As curvas de uptake rate
ou taxa de captação do nitrato, tendo como parâmetro a concentração de nitratos na água,
tiveram as melhores faixas de regeneração utilizando solução de NaCl em concentração de
7%. Essa resina foi reutilizada no processo.
Sorg e Logsdon (1998) em experimentos realizados com coluna em laboratório (v=25L),
com águas potáveis contaminadas com nitrato, submetidas a tratamento com resinas aniônicas
para remoção do mesmo em temperaturas diferentes: 250C, 300C, 350C, e 400C (trabalhando
com incremento de temperatura da ordem de 50C) resultou em favorecimento da ordem de
13%, na velocidade da reação de adsorção, com redução de tempo dessa mesma ordem.
Abrams (2000) realizou estudos para determinação de eficiência de sistema de remoção de
nitratos em águas superficiais ácidas usando leito fixo com 20L, sendo usada uma resina
aniônica. A capacidade de troca média desse sistema foi de 0,00769 g NO3-/g R, com
eficiência média de 38,2%, 37,4, 27,3% para carbonatos, nitratos e sulfatos, respectivamente.
III - Estado da arte
Andréa Lessa da Fonseca – Agosto/2008. 57
Klein et al (2002) realizaram experimentos removendo multicomponentes (nitratos,
sulfatos, carbonatos e bicarbonatos) em água com resina aniônica fortemente básica em
coluna de leito fixo, obtendo uma eficiência de remoção de nitratos, sulfatos, carbonatos e
bicarbonatos da ordem de 25%, 31%, 45%, e 52%, respectivamente e sua eficiência de
regeneração foi obtida utilizando uma solução de NaOH (10%).
Slater (2003) estudou a desnitrificação de águas realizando experiências com águas
carbonatadas contaminadas com nitratos, através de resina aniônica obtendo eficiência de
remoção de nitratos e carbonatos de 24,5% e 38,4¨%, respectivamente. A velocidade de
trabalho foi de 100L/h (adotado para as águas que sofreram pré-tratamento com filtro de
carvão e areia) e a solução, aplicada na regeneração, foi de NaCl 8%.
Oliver et al (2005) realizaram estudo em águas subterrâneas de abastecimento
contaminadas com nitratos carbonatadas. Estudos de curva de degrau ou taxa de captação do
nitrato, apresentou capacidade média de adsorção de 0,00896 meqg NO3-/g R, eficiência
média de remoção de nitratos foi de 36% e as melhores faixas de regeneração, com cloreto de
sódio, ocorreu na faixa de 8,5%.
Águas bicarbonatadas contaminadas por nitratos e sulfatos foram estudadas por Rohm and
Haas Co. (2005) em coluna de média escala (500 L), tratadas por resina aniônica IMAC-HP-
555, obtendo-se eficiência média de desnitrificação de 42%. A regeneração da mesma se deu
com solução de NaCl a 6%. A regeneração foi realizada em co-corrente e trabalhou-se com
velocidades de remoção de 120L/h e o efluente da regeneração teve tratamento em tanque de
secagem.
Desnitrificação realizada por Rohm and Haas Co. (2006) em águas subterrâneas de
abastecimento carbonatadas, tratadas previamente, com dealcalinização a quente. Estudos de
curva de degrau ou taxa de captação do nitrato, apresentou capacidade média de adsorção de
0,01875 meq g NO3-/g R e eficiência média de remoção de nitratos de 22%, com melhores
faixas de regeneração, com cloreto de sódio, ocorreu na faixa de 7%. E estas resinas foram
reutilizadas no processo.
III - Estado da arte
Andréa Lessa da Fonseca – Agosto/2008. 58
Craig et al (2005) e Malyneux (2006) mostraram que, em águas contaminadas com
nitratos, a presença de outros íons dissolvidos na água (ex: carbonato e/ou sulfatos) reduzem a
eficiência média de remoção de nitratos na faixa de 7,8% a 13,4% para cada íon presente em
resinas aniônicas (AB-IRA458 e AB- IRA459), sendo esse fato atribuído a competitividade
entre eles.
Kenneth et al (2007) realizaram testes com resina aniônica macroreticular em águas
contaminadas com sulfato e nitrato em temperaturas de 20° C, 25° C e 30°C, entretanto a
eficiência de remoção variou em 6,2% para cada 1°C (sendo relevante o acréscimo da
temperatura para o acréscimo da eficiência).
IV – Metodologia experimental
Andréa Lessa da Fonseca – Agosto/2008. 60
Capítulo 4 - Metodologia Experimental
Este trabalho foi realizado durante o período de janeiro de 2003 a março de 2007.
Neste capítulo está descrito a metodologia utilizada, bem como os equipamentos necessários
e concebidos para realização dos estudos termodinâmicos, cinéticos e dinâmicos da adsorção
por troca iônica e compreende as seguintes etapas consecutivamente:
4.1 - Estudo da Qualidade das águas do Aqüífero Dunas-Barreiras e Escolha da Fonte
de Água para Uso Experimental (desnitrificação). Para esta etapa foram escolhidos,
aleatoriamente, 283 pontos de coleta ao longo do município de Natal, segundo o
critério hidrológico (profundidade), tais como fonte, cacimbão e poços (rasos e
profundos). Foram analisados parâmetros físico-químicos (nitrito, nitrato e amônio) e
parâmetros microbiológicos (coliformes fecais). A coleta e análises físico-químicas e
microbiológicas das amostras, provenientes dos locais escolhidos, para análises
laboratoriais, foram realizadas segundo procedimentos recomendados pela APHA-
AWWA & WEF (1995). Para análise de nitrato foi utilizado o método do salicilato de
sódio (Caster, 1997). Os resultados das análises de nitratos foram determinadas em
concentração de nitrogênio, sendo adotado como limite permissível pela legislação
brasileira de 10mg/L N- NO3- (Portaria MS/GM N0 518, 2004).
4.2- Escolha, estudo e determinação de propriedades da Resina:
a) Para esse trabalho de tese foi utilizado, a resina de troca iônica IMAC - HP-555
aniônica seletiva a nitratos da empresa Rohm and Haas Química Ltda. Esta
resina foi escolhida levando em consideração os seguintes critérios: tipo
aniônica; custo (6,5% mais baixo, que demais fabricantes); eficiência média
teórica (5% maior que demais fabricantes), seletividade (sendo aniônica tem
seletividade a nitratos e sulfatos), regenerante NaCl, tempo de validade da resina
de 18 (dezoito) anos. Considera-se ainda que no Estado do Rio Grande do Norte
(maior produtor de NaCl do Brasil), existe abundância do sal e o custo do
produto é baixo (R$ 99,00/ton).
IV – Metodologia experimental
Andréa Lessa da Fonseca – Agosto/2008. 61
b) Foram realizados estudos e testes experimentais em laboratório com a resina de
troca iônica IMAC-HP-555 escolhida, com objetivo de caracterizar fisicamente
o adsorvente escolhida determinando, assim, as seguintes propriedades físico-
químicas: matriz, grupo funcional, forma, cor, odor, tamanho da partícula seca e
molhada. Segundo as metodologias comparativas e adicionais, proposta por
Ernest (1989), foram também realizadas análise granulométrica e pH em água
destilada (Perry et al, 2005), porosidade, densidade real e aparente e fração de
vazios e volume total de poros por unidade de massa pelas metodologias
picnométricas descritas em Helfferich (1966) e solubilidade conforme Ohlweiler
(1974).
4.3 – Para o estudo Termodinâmico foi adotado o método da imersão em volume
finito de líquido (Liapis & Rippin, 1977). Dessa forma foi aplicado o seguinte
procedimento: colocou-se no interior de um frasco hermeticamente fechado (figura
4.1) de 250 ml, uma quantidade de adsorvente (resina IMAC - HP- 555 =1,0 g/ 200
mesh) à temperatura desejada, em contato com 200 ml da água contaminada por
nitratos do aqüífero Dunas Barreiras de 7 (sete) poços com concentrações de nitratos
de 7,8 mg N - NO3 -1, 10,6 mg N - NO3 -1, 12,7 mg N - NO3 -1, 14,0 mg N - NO3 -1, 16,7 mg N
- NO3 -1/ , 26,5 mg N - NO3 -1 e 35,5 mg N - NO3 -1 , à temperaturas de 25, 30 ºC (figura
4.1). Em cada batelada de experimento, partiu-se dessas concentrações iniciais no
frasco a fim de se obter vários pontos da isoterma. Os recipientes foram
hermeticamente fechados e colocados num banho com temperatura controlada, a fim
de favorecer a difusão. Os recipientes foram agitados (250 rpm) durante 02 dias (48
horas).Os experimentos foram repetidos 4(quatro) vezes, conforme recomendado pelo
método confirmando-se sua uniformidade.
IV – Metodologia experimental
Andréa Lessa da Fonseca – Agosto/2008. 62
Figura 4.1 – Diagrama da unidade experimental em ensaio de equilíbrio.
4.4 - Estudo Cinético: Para o estudo quantitativo da adsorção de nitratos pela resina
IMAC-HP-555, foi feita uma corrida cinética típica de transferência de massa, onde
foi aplicado o método da imersão em volume finito de líquido (Liapis & Rippin,
1977). Utilizou-se 200 mL de água do aqüífero Dunas-Barreiras com concentração de
nitrato de 15,95 mg/L N - NO3 -1, introduziu-se na célula hermética e termostatizada
(figura 4.2). Após o sistema ter entrado em equilíbrio térmico, retirou-se a tampa da
célula e no instante t = 0 introduziu-se uma massa de 1,0 g de adsorvente nas
temperaturas definidas do experimento. Fechou-se hermeticamente o sistema e a
intervalos regulares de tempo (0, 10, 20, 30, 40, 50 e 60 minutos), coletou-se amostras
do líquido, através de uma pipeta automática, as quais foram analisadas por
colorímetria (método do Salicilato de Sódio). As corridas experimentais foram
realizadas a duas temperaturas de 25°C e 30°C, sendo possível construir as curvas de
ruptura ("uptake rate") em função do tempo. O experimento também foi repetido 4
(quatro vezes), conforme recomendado no método, sendo confirmado sua
reprodutibilidade.
IV – Metodologia experimental
Andréa Lessa da Fonseca – Agosto/2008. 63
Figura 4.2 – Esquema da unidade experimental de método da imersão em volume finito
de líquido.
Legenda:
1-2. Reservatório de água contaminada com nitrato; 3 e 4. Válvula de passagem; 5. Célula hermética e termostatizada; 6. Mini - depósito de resina para 1g (a), (b) e (c); 7. Válvulas de amostragem; 8. Frascos amostradores; 9. Base suporte; 10. Reservatório para coleta e descarte de água e rejeito
4.5 - Estudo de Adsorção por Troca Iônica em Leito Fixo: Para realização do
estudo de adsorção pela resina IMAC-HP-555, de nitratos contidos na água
proveniente do aqüífero Dunas - Barreiras, em coluna de leito fixo, foram efetuadas as
etapas a seguir (Santacessaria, 1981).
a) Etapa 1: Elaboração de projeto da coluna com utilização de dados
experimentais obtidos nos itens : 4.5 b (propriedades do material de troca iônica
(resina IMAC-HP-555), 4.4 (local de abastecimento da coluna, fonte e qualidade da
água a ser tratada) (A.W.W.A, 1969).
b) Etapa 2 :Construção da coluna de troca iônica, segundo projeto elaborado na
etapa 1 e montagem no local de operação. Para condução dos estudos sobre adsorção
de nitratos em leito fixo, em fluxo ascendente, foi concebido e instalado um aparato
experimental, em PVC, que está apresentado na figura 4.3.
IV – Metodologia experimental
Andréa Lessa da Fonseca – Agosto/2008. 64
Figura 4.3 – Unidade experimental (coluna de troca iônica piloto)
c) Etapa 3: Caracterização do leito de partículas conforme (Ruthven, 1988) com
dados da caracterização física do adsorvente, utilizando os dados obtidos no item
4.5(b) realizou-se a determinação de algumas propriedades físicas do leito, tais como:
porosidade, densidade de empacotamento, massa de adsorvente seca contida na coluna
de adsorção, diâmetro, comprimento e volume da coluna, estando esses resultados
listados no capítulo 5 (tabela 5.4);
d) Etapa 4: Testes de ruptura. Foram realizados testes e obtidas curvas de
ruptura de adsorção monocomponente, para avaliação da capacidade de adsorção do
leito, e como esta é influenciada pela temperatura de operação de 25°C. Adotando-se
4 (quatro) velocidades (6,5, 8,7, 13 e 15,20 m/h), na faixa recomendadas por
Montgomery (1985) para esse tipo de experimento; concentração de nitrato na água de
alimentação de 75,8 NO3- mg/L e diâmetro médio de partícula de 16,00 mesh (resina
IMAC-HP-555), como também testes de dessorção monocomponente, que foram
IV – Metodologia experimental
Andréa Lessa da Fonseca – Agosto/2008. 65
utilizados para avaliação da seletividade do adsorvente e do agente dessorvente
(solução de cloreto de sódio) ao íon nitrato. A coluna foi alimentada, sendo coletadas
amostras de 30 em 30 minutos, para cada velocidade de operação de estudo, sendo
estabilizada a vazão sempre no início da operação com controle da mesma através de
leituras no medidor de vazão (sempre ao iniciar a amostragem). Esta alimentação foi
interrompida sempre que, a amostra final apresentava concentração de nitrato, igual a
concentração de alimentação, ou próximo a esta, o que indicou o final do teste. Em
alguns testes as amostras foram coletadas até no momento próximo onde ocorria o
tempo de ruptura. Ao final do teste a coluna foi dessorvida com (NaCI). Foi realizado
a dessorção monocomponente de maneira semelhante ao procedimento descrito na
adsorção, sendo realizado através de regenerações da coluna, sempre que a mesma
atingiu o ponto de saturação (Ci N03 = 16,95 mg/L), a mesma regenerada com as
diversas concentrações da solução de cloreto de sódio (4%, 5% , 6% e 10%), mantido
um volume constante de passagem pela coluna de 05(cinco) litros, com vazão de
25L/h. Tendo em vista a reutilização do leito, foi realizado a sua ativação usando a
própria regeneração do leito, que já funciona como um processo de ativação, tendo por
finalidade a adequação do adsorvente a níveis próximos a sua condição inicial.
4.6 - Interpretação e Obtenção dos Resultados do Trabalho: com os resultados
obtidos nos itens 4.4 a 4.8, foram elaborados gráficos, determinados variáveis de
processo e realizados modelagem matemática e computacional dos dados obtidos,
utilizando o método adotado por Walter & Weber (1985), associado com o programa
de modelagem para projetos de colunas de troca iônica (ROREX-420/2001)
gentilmente cedido pela empresa Rohm and Haas Química e obteve-se os resultados
finais quanto ao uso da resina IMAC-HP-555 para tratamento das águas do aqüífero
Dunas-Barreiras;
V – Resultados e discussões
Andréa Lessa da Fonseca – Agosto/2008. 67
Capítulo 5: Resultados e Discussões
Este capítulo apresenta os seguintes resultados e discussões:
§ Estudo da qualidade da água do aqüífero Dunas-Barreiras e estabelecimento de
critérios de técnicos de utilização da mesma no sistema de tratamento por adsorção
estudado (coluna de troca iônica em leito fixo com resina sintética IMAC-HP-555) ;
§ Caracterização físico-química resumida do adsorvente (resina sintética IMAC-HP-
555) e da coluna de adsorção;
§ Estudo termodinâmicos de equilíbrio, procurando-se relacionar as quantidades
adsorvidas dos íons com relação à concentração de equilíbrio, onde foi possível
relacionar o equilíbrio entre as concentrações das fases sólida e líquida. Com isto
foi possível a construção das isotermas de adsorção nas temperaturas de 25 e 30oC,
analisando-se os dados experimentais do equilíbrio termodinâmico aplicou-se
modelos de isotermas, com o objetivo de encontrar um modelo que melhor se
ajustasse aos resultados experimentais.
§ Estudo cinético onde foi investigado, a influencia da temperatura, mantendo-se
fixa, algumas variáveis de interesse para a desnitrificão de águas subterrânea
contaminada por nitratos, tais como o efeito: temperatura do sistema. Com isso, foi
possível a construção das curvas de "uptake rate" ou curvas de captação nas
temperaturas de 25 e 30oC. Analisando-se os dados experimentais da cinética de
adsorção, aplicaram-se modelos de difusão, com o objetivo de se encontrar um
modelo que melhor se ajustasse aos resultados experimentais.
§ Estudo da adsorção de nitratos em leito fixo a temperatura de 25°C, utilizando o
método da curva de "breakthrough" ou curva de ruptura. Finalmente o processo de
dessorção de uma coluna adsorvida com nitratos e um estudo simplificado de
aumento de escala.
V – Resultados e discussões
Andréa Lessa da Fonseca – Agosto/2008. 68
5.1 – Estudo da Qualidade das Águas do Aqüífero Dunas-Barreiras e
estabelecimento de Critérios de Escolha da Fonte (local de abastecimento de
água da coluna) e Qualidade da água:
Os pontos amostrados e os resultados dessa pesquisa (análises) físico-química e
microbiológica de contaminantes das águas do Aqüífero Dunas - Barreiras são apresentados na
Tabela I (Anexo 1). Esses resultados analisados mostram que, a água do aqüífero Dunas -
Barreiras proveniente de fontes, cacimbões e poços rasos apresentaram contaminação
microbiológica, sendo mais relevante a contaminação de origem fecal. Também do ponto de
vista físico-químico essas fontes de água apresentaram outros contaminantes, como amônia e
nitrito acima do limite recomendado pela Portaria MS/GM No 518 (2004), além do nitrato. As
fontes apresentaram teores de nitrogênio amoniacal e nitrito acima de 1,5 mg/L, e 1,4 mg/L
respectivamente. Nos poços rasos e cacimbas as concentrações de amônia e nitrito na águas
determinadas estão acima de 1,5 mg/L e 1,2mg/L e 1,3 mg/L e 1,0 mg/L, respectivamente.
Dessa forma a água proveniente das fontes, cacimbas e poços rasos são inadequados para uso
na coluna experimental de remoção de nitratos, conforme aplicações adiante.
Quanto aos poços profundos das águas do aqüífero Dunas - Barreiras (Tabela I – Anexo
1) 80% dos mesmos apresentaram-se isentas de contaminação microbiológica por coliformes
fecais. Assim essas águas apresentaram-se mais adequadas a serem utilizadas na alimentação
da coluna de troca iônica para produção de água potável, tendo em vista que segundo
especificação do fabricante (Rohm and Haas, 1974), a mesma só poderá ser utilizada para
desnitrificação de águas isentas de contaminação microbiológica e contendo apenas um
contaminante, o sulfato, pois a resina IMAC-HP-555 é seletiva a remoção de nitratos. Para
alimentação da coluna piloto de nitrato foi escolhido o poço profundo (105 m) com
coordenadas geográficas Datum: Córrego Alegre (256107ME – 9357292MN), localizado no
Centro Federal de Educação Tecnológica do RN. O resultado da caracterização físico-química
completa da água do poço está apresentado na tabela 5.1, cujos resultados representam a média
de 10 (dez) semanas, com freqüência quinzenal (20 análises).
V – Resultados e discussões
Andréa Lessa da Fonseca – Agosto/2008. 69
Tabela 5.1 - Média dos resultados da caracterização físico-química da água do poço utilizada
para alimentar a coluna experimental de troca iônica. PARÂMETROS
ANALISADOS
VALOR
ENCONTRADO
pH 5,4
Cor (uH) 0
Turbidez (uT) 0
Condutividade (µS/cm) 170,2
Sólidos Totais (mg/L) 120,6
Sólidos Dissolvidos (mg/L) 79,5
Sólidos Suspensos (mg/L) 0,40
Alcalinidade Total (mg/L CaCO3) 10,0
Alcalinidade Hidróxido (mg/L CaCO3) 0,00
Alcalinidade Carbonato (mg/L CaCO3) 0,00
Alcalinidade Bicarbonato (mg/L CaCO3) 10,00
Dureza Total (mg/L CaCO3) 19,80
Nitrogênio Amoniacal (mg/L NH3) 0,00
Nitrito (mg/L NO2) 0,00
Cálcio (mg/L Ca++) 7,92
Magnésio (mg/L Mg++) 0,94
Sódio (mg/L Na+) 15,65
Potássio (mg/L K+) 1,20
Ferro (mg/L Fe) 0,16
Sulfatos (mg/L SO42-) 2,54
Nitrato (mg N/L) 15,87
Cloretos (mg/L Cl-) 55,31
O resultado da análise mostra que a água do poço tem caracterização geológica de
cloretada sódica, com pH ácido, apresentado concentração de nitratos de 15,87 mg/L, teores
muito baixos de sulfatos, sendo portanto imprópria para consumo humano, segundo Portaria
MS/GM No 518 (2004). Esse fato é muito favorável para uso em desnitrificação, pois não
existem ânions competitivos (como por exemplo: sulfato e carbonato), ocorrência que, em
alguns trabalhos (Craig et al, 2005; Malyneux, 2006) é apontado como fator de redução da
eficiência.
V – Resultados e discussões
Andréa Lessa da Fonseca – Agosto/2008. 70
5.2 - Caracterização Físico-Química do Adsorvente:
Os resultados da caracterização do adsorvente resina IMAC-HP-555 utilizado na
pesquisa estão apresentados na tabela 5.2.
Tabela 5.2 – Caracterização físico-química da resina IMAC-HP- 55. PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS RESULTADOS
Matriz Stirenodivinilbenzeno copolímero
Grupo funcional Amônia quaternária
Tamanho da partícula (molhada) 22 mesh
Tamanho médio da partícula (seca) 16 mesh
Densidade real (g/cm3 ) 721,40g/ cm3
Densidade aparente ( g/ cm3 ) 673,20g/ cm3
Porosidade (% ) 0,50
Análise granulométrica
90% - tamanho 16 mesh
4% - tamanho 25 mesh
2% - tamanho 12 mesh
3% - tamanho 6 mesh
1% - tamanho 4 mesh
Forma Beads (grãos arredondadas)
Cor Bege opaca
Odor amínico
pH em água destilada 5,0 – 9,0
Solubilidade em água insolúvel
Os resultados mostram que a mesma tem base plástica resistente, sendo constituída de
divinilbezeno, com tamanho médio de 16 mesh, variando, quando molhada 40% do tamanho
seco, com padrão de uniformidade do tamanho da partícula de 90%,além de não apresentar
solubilidade em água e funcionar em faixa de pH ácida ou básica.
5.3 - Termodinâmica da Troca Iônica
Foram realizados experimentos de equilíbrio até a uniformidade, conforme
procedimento descrito no item 4.6. Os resultados médios do equilíbrio estão apresentados nas
tabelas II.1, II.2, em anexo, na figura 5.1 , que se segue.
V – Resultados e discussões
Andréa Lessa da Fonseca – Agosto/2008. 71
Isoterma de adsorção de íons de nitrato.
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00
Concentração de NO3eq. (mg N/L)
Mas
sa d
e N
O3- a
dsor
vida
/
.
resi
na IM
AC
-555
(mg/
g)
.
T = 25°C
T = 30°C
Figura 5.1 – Isoterma de adsorção de íons de nitrato sobre a resina IMAC-HP-555
Verifica-se, através da figura 5.1 que a resina sintética IMAC-HP-555, utilizada no estudo
apresentou comportamentos distintos em relação à temperatura. A figura 5.1 apresenta
pontos de equilíbrio comum, com uma pequena variação na capacidade, onde se pode
estimar que, a capacidade de adsorção média da resina teve aumento da ordem de 1,5%
para esse experimento, não sendo esse aumento significativo, conforme afirmam Anderson
(1989), Kenneth et al (2007), e Babbit (2003). A partir da isoterma de equilíbrio
apresentada na figura 5.1, procurou-se uma equação que correlacionasse, de forma
satisfatória, os dados experimentais. Tendo a isoterma apresentou forma de S, sendo esse
modelo de isotermas, as que se adequam ao modelo de isoterma de BET, tipo II, conforme
Crank (1976), sendo definida pela equação 5.1:
CsCeb
aK
KWmi
ma
+= 2 (5.1)
Onde:
Kma = constante de adsorção máxima;
Kmi = constante de adsorção média;
Ce = concentração de nitratos no equilíbrio;
Cs = concentração de nitrato no sólido (saturação de todas as camadas).
V – Resultados e discussões
Andréa Lessa da Fonseca – Agosto/2008. 72
b = constante da partícula absorvente= 0,00777
a = tamanho médio do sítio da resina = 0,00152
W = massa de nitrato adsorvido/grama de resina no equilíbrio (capacidade máxima de
adsorção)
Sendo: CeCsms
VW−
×=1 (5.2)
Onde:
V = volume de fluido (L);
ms = massa de sólido (g);
Assim a técnica adotada comprova a adequação da isoterma obtida chamada de isoterma de
BET- (tipo 1) e para isso utilizou-se a técnica da linearização, recomendada por Lee &
Ruthven (1988). Realizando-se um rearranjo, colocando os termos da equação em gráfico:
1/W =V-1.ms.(Cs-Ce) versus Ce.Cs-1. Os dados mostram uma reta de coeficiente linear: y
= ax + b , onde a constante ma
mi
KaK.
2
é o coeficiente linear e maKb é coeficiente angular.
Com o rearranjo, a equação 5.1 fica:
ma
mi
KCsCeb
aK
W
+=
2
1 = CsCe
Kb
aKK
W mama
mi ×+=21 (5.3)
Dessa forma obteve-se os dados apresentados na Tabela III, em anexo, sendo
construída a figura 5.2.
V – Resultados e discussões
Andréa Lessa da Fonseca – Agosto/2008. 73
Isoterma de EquilíbrioTemp. = 25°C
y = 0,4592x + 0,0088
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1
Ce.Cs-1 (gNO3/L)
W -1
(gN
O3/
g R)
Figura 5.2 – Gráfico da Isoterma de equilíbrio de adsorção de nitrato com a resina IMAC-
HP-555, a 25°C, linearizada pela equação de BET.
Assim foi obtida a constante de equilíbrio da reação de troca iônica Kma, que
representa a máxima capacidade de adsorção possível, sendo igual a 0,01692 g NO3-/g R e
Kmi (0,0004759 g NO3-/g R) é a constante de equilíbrio que indica o limite inferior de
adsorção da resina (está relacionada com a energia livre de adsorção, que corresponde à
afinidade entre a superfície do adsorvente e o soluto). Sendo adotado como capacidade de
adsorção média 65% do valor máximo (0,0110 g NO3-/g R), próximo da capacidade média de
adsorção (0,0112 g NO3-/g R) apontada pelo fabricante da resina (Rohm and Haas, 1982)).
Esse valor médio é comparado ao valor médio apontado pela literatura dos pesquisadores
listados na Tabela 5.3 a seguir.
Tabela 5.3 – Comparativo da eficiência da desnitrificação de águas contaminadas
Autores Eficiência média Variação média
Clifford, 1997 0,00890 g NO3/g R > 12%
Barros, 2003 0,00982 g NO3/g R > 12%
Abrams, 2000 0,00769 g NO3/g R > 12%
Oliver et al, 2005 0,00896 g NO3/g R > 12%
Rohm and Haas, 2006 0,01875 g NO3/g R < 25%
V – Resultados e discussões
Andréa Lessa da Fonseca – Agosto/2008. 74
5.4 – Cinética de Troca Iônica
Para o estudo cinético de troca iônica foram investigados os efeitos de algumas
variáveis que poderiam interferir no processo cinético, tais como grau de agitação na célula e
temperatura do sistema. Com isto foi possível a construção das curvas de captação ("uptake
rate") nas temperaturas de 25°C, 30°C, sendo esse experimento realizado 4 (quatro) vezes, até
a uniformidade.
5.4.1 – Efeito da Temperatura
A variável temperatura do sistema estudado exerce um papel importante na cinética de
transferência de massa conforme resultados cinéticos médios apresentados nas figuras 5.3 e
5.4 nas Tabelas IV.1 e IV.2, em anexo.
Curva de Cinética de Captação 25°C
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0 10 20 30 40 50 60 70
t (minutos)
W (m
g N
O3
/ g R
)
Figura 5.3 – Curva cinética de captação da resina IMAC-HP-555 para nitratos
(rotação = 250 rpm, temp = 25°C)
V – Resultados e discussões
Andréa Lessa da Fonseca – Agosto/2008. 75
Curva de Cinética de Captação 30°C
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
0 10 20 30 40 50 60 70
t (minutos)
W (m
g N
O3
/ g R
)
Figura 5.4 – Curva cinética de captação de nitrato na resina IMAC-HP- 555
(rotação = 250 rpm, temp = 30°C)
Através das figuras 5.3 e 5.4 referentes, respectivamente, a cinética de captação do
nitrato a temperatura de 25°C e 30°C, com resina sintética IMAC-HP-555, verifica-se que
ocorre um favorecimento da cinética com o aumento da temperatura. Para uma temperatura de
25°C, alcançou-se o equilíbrio para um tempo cinético de adsorção à 60 mim. Já a 30°C, esse
tempo decresceu para 55 mim, para que o equilíbrio fosse alcançado, representando, assim,
uma redução de 8,33% para um acréscimo de temperatura de apenas 5oC.
Esse fato confirma tese de Fowler e Guggenheim (1939) e Gubulin (1990) de
favorecimento na cinética de adsorção por troca iônica com aumento da temperatura, todavia
com redução de tempo de apenas 1,7%/1oC, muito inferior à encontrada por esses
pesquisadores em cada 1oC de acréscimo (até 6¨%). Esse experimento realizado, também
confirma estudo efetuado em águas contaminadas por nitratos . Entretanto esse aumento não
foi da ordem de 2,6%, conforme relata Sorg & Logsdon (1998) para incremento de
temperatura da ordem de 1oC.
5.4.2 – Efeito da agitação na célula
Para esse trabalho considerou-se a hipótese de não utilização deste parâmetro, haja vista,
que a literatura (Bresler ,1992), não o recomenda para água potável. Esse dispositivo provoca
um aumento de custos da ordem de 23% nas instalações, porém à adoção de sistema de
V – Resultados e discussões
Andréa Lessa da Fonseca – Agosto/2008. 76
agitação em sistemas de colunas de troca iônica é indicada para indústria do petróleo, ou
minerais preciosos (purificação de ouro, prata, etc). No entanto, foi realizado um ensaio
preliminar com a temperatura de 25°C, com rotações de 300 rpm, 350 rpm e 400 rpm, não
sendo considerado satisfatório.
5.5 – Adsorção em Leito Fixo – Curvas de Ruptura
Com objetivo de se determinar às condições ideais de funcionamento de uma coluna
de troca iônica para a água do poço escolhido do Aqüífero Dunas-Barreiras, adotou-se os
parâmetros obtidos nos itens 5.1 a 5.4 para construção da coluna experimental. Algumas de
suas propriedades físicas como sua densidade e porosidade, determinados experimentalmente
(tabela 5.2), foram adotados para determinar as propriedades físicas do leito de adsorção
mostrado na tabela 5.4.
Tabela 5.4 – Propriedades médias do leito de adsorvente. CARACTERÍSTICAS DIMENSÕES MÉDIAS
Área da coluna (Ac) 0,0046 m2,
Diâmetro (Dc) 3,00” Comprimento da coluna (Lc) 1,00 m
Altura do leito (LL ) 0,45 m
Espaço livre (Ev) 0,55¨%
Massa de adsorvente (M ad.) 1,44 Kg
Densidade de empacotamento (ρL ) 0,98 g/cm3
Porosidade do leito (εl) 0,21
Vazão de alimentação(Q) 30-40-60-70 l/h
Velocidade superficial (Vs) 6,5 a 15,20 m/h
Os primeiros testes de "breakthrough" realizados na unidade de experimental de
adsorção em leito fixo, tiveram como finalidade primordial à avaliação do procedimento
experimental empregado e a verificação da reprodutibilidade de dados da unidade, quando
operando sob condições a temperatura constante (25°C), velocidades (6,5 m/h, 8,7 m/h, 13,6
m/h e 15,2 m/h). Dessa forma foram realizados 10 (dez) corridas completas na coluna
experimental e os dados obtidos estão apresentados nas Tabelas VI.1, VI.2, VI.3 e VI.4, em
anexo, estando seus valores médios, obtidos, apresentadas na tabela 5.5.
V – Resultados e discussões
Andréa Lessa da Fonseca – Agosto/2008. 77
Tabela 5.5 - Valores médios obtidos para 10 (dez) curvas de ruptura realizadas na coluna
experimental de troca iônica (leito com resina IMAC-HP- 555).
As curvas de ruptura ou de "breakthrough" foram traçadas sob o conjunto de dados, o
que se torna uma evidência da boa reprodutibilidade dos dados do sistema. Com base nos
mesmos, foram construídas as curvas de ruptura para o processo de adsorção de nitratos pela
resina de troca iônica IMAC-HP-555, a diversas velocidades apresentada na figura 5.5.
CNO3 -1
f (t) CNO3 -1
f (t) CNO3 -1
f (t) CNO3 -1
f (t) (mg N/L) (mg N/L) (mg N/L) (mg N/L) Tempo(h) te =10 h-1 te =7,5 h-1 te =5,0 h-1 te =4,0 h-1
1,5 3,53 3,78 3,40 4,13 2,0 4,22 4,12 4,03 5,18 2,5 4,33 4,33 4,25 5,96 3,0 4,54 4,38 4,50 11,95 3,5 4,74 4,57 8,53 14,78 4,0 4,92 5,02 10,36 17,06 4,5 5,09 5,53 14,09 17,07 5,0 5,18 5,94 17,06 17,07 5,5 5,35 8,44 17,07 6,0 5,56 8,83 17,07 6,5 6,67 11,20 7,0 7,78 15,04 7,5 8,69 17,06 8,0 8,89 17,07 8,5 10,24 17,07 9,0 13,03 9,5 13,85 10,0 17,06 10,5 17,07 11,0 17,07
V – Resultados e discussões
Andréa Lessa da Fonseca – Agosto/2008. 78
Curva de Ruptura
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
tempo (h)
Con
cent
raçã
o de
Nitr
ato
.
(mg
N/L
) v = 6,5 m/h
v = 8,7 m/h
v = 13 m/h
v = 15,5 m/h
Figura 5.5 – Curva de ruptura para o nitrato, t = 25º C.
Para análise das curvas de ruptura utilizou-se a metodologia descrita na seção 2.9.5.
Utilizando os gráficos das figuras 5.5 e as equações 2.21 a 2.30, foram obtidos os seguintes
dados apresentados na tabela 5.6.
Tabela 5.6 – Parâmetros obtidos a partir das Curvas de Ruptura realizadas na coluna
experimental de troca iônica. Curvas de ruptura
Parâmetros Obtidos 6,5m/h 8,7m/h 13,6 m/h 15,2 m/h
Capacidade do leito total (L- mg nitrato/g resina) 2 - 13,6 2 - 12,6 2 - 12,6 2 - 13,6
Capacidade não usada (%) 2,22 5,33 6,20 7,35
Eficiência média de remoção de nitratos (%) 59 49 45 43
Os gráficos exibidos nas figuras 5.6 (a, b, c, d) mostram o comportamento da eficiência
de remoção de nitratos em função do tempo, com base nos dados da tabela V, em anexo.
V – Resultados e discussões
Andréa Lessa da Fonseca – Agosto/2008. 79
Eficiência da Adsorção de Nitratov = 6,5 m/h
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0,2 1,5 2,5 3,5 4,5 5,5 6,5 7,5 8,5 9,5 10,5
instante t (h)
(%)
Eficiência Média59%
Figura 5.6 a – Gráfico da eficiência da adsorção de nitratos da água do aqüífero Dunas -
Barreiras sobre a resina IMAC-HP-555, para velocidade de 6,5m/h
Eficiência da Adsorção de Nitratov = 8,7 m/h
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0,2 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5
t (h)
(%)
Eficiência Média49%
Figura 5.6 b – Gráfico da eficiência da adsorção de nitratos da água do aqüífero Dunas -
Barreiras sobre a resina IMAC-HP-555, para velocidade de 8,7m/h
Eficiência da Adsorção de Nitratov = 13,6 m/h
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0,2 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6
t (h)
(%)
Eficiência Média45%
Figura 5.6 c – Gráfico da eficiência da adsorção de nitratos da água do aqüífero Dunas -
Barreiras sobre a resina IMAC-HP-555, para velocidade de 13,60m/h
V – Resultados e discussões
Andréa Lessa da Fonseca – Agosto/2008. 80
Eficiência da Adsorção de Nitratov = 15,2 m/h
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0,2 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5
t (h)
(%)
Eficiência Média43%
Figura 5.6 d – Gráfico da eficiência da adsorção de nitratos da água do aqüífero Dunas -
Barreiras sobre a resina IMAC-HP-555, para velocidade de 15,20m/h;
Dessa forma o estudo mostra que a eficiência média foi de 59%, 49%, 45,% e 43%
para as velocidades de 6,5m/h, 8,7m/h, 13,6m/h e 15,2m/h respectivamente.Os gráficos
evidenciam que a eficiência de remoção foi inversamente proporcional à velocidade, onde a
maior eficiência de remoção ocorreu, operando a coluna na velocidade, igual a 6,5 m/h.
O comportamento de troca iônica em um leito fixo baseia-se nas zonas de transferência
de massa (ZTM). O acompanhamento da forma das zonas de transferência de massa foi
realizado através do monitoramento da concentração final da água do Aqüífero Dunas-
Barreiras na saída da coluna de leito fixo. O ponto de ruptura da coluna (PR) foi definido
arbitrariamente como o ponto, onde a concentração de nitrogênio (na forma de nitratos) na
saída da coluna é igual a 10,00 mg/L concentração igual ao limite exigido pela Portaria MS
GM N0 518 (2004) para água de consumo humano, sendo esse fato observado, pois a partir daí
a água desnitrificada, pela coluna, não pode ser utilizada para fins de abastecimento. O ponto
de exaustão (PE) indica o completo esgotamento da coluna.
As curvas de ruptura apresentadas na figura 5.5 construídas para as velocidades de
operação de 6,5 m/h, 8,7 m/h, 13,6 m/h e 15,2 m/h, mostram que os tempos de ruptura
respectivos referentes a essas foram de 8,5 h, 6,3 h, 4h e 2,8 h. Observou-se que a maior
eficiência de remoção igual a 59%, apresentou também o maior tempo de ruptura. Por outro
lado pode-se afirmar que, para os demais tempos de ruptura (6,3 h, 4 h e 2,8 h) a eficiência de
remoção variou de apenas 12,24% em relação ao menor, logo em termos de operação em
V – Resultados e discussões
Andréa Lessa da Fonseca – Agosto/2008. 81
escala real as melhores condições de operação, seriam na média de velocidade de 13,6 m/h.
Nessa faixa, o tempo de ruptura seria de 4 h, o que favoreceria as operações de reutilização do
sistema de troca iônica, além do que, nessa velocidade a eficiência média de remoção de
nitratos nas águas do aqüífero Dunas Barreiras alcançou valor médio de 45%, resultado mais
favorável, ou quase igual a médias encontradas pelos autores, relacionados na Tabela 5.7, que
trabalharam em sistemas semelhantes.
Tabela 5.7 – Eficiência na remoção de nitratos – Autores diversos Autores Eficiência
Calmon (1979) 35,0 % Kolle (1979) 23,0 % Rom and Haas Co (2006) 22,0 % Abrams (2000) 27,3 % Klein (2002) 35,0 % Slater (2003), 24,5 % Aultmam (1950) 37,0 % Barros (2003), 35,0 % Johnson e Mustermam (1979) 14,0 % Jorgensen (1982) 39,0 % Coollentro (1985) 32,0 % Cunha (1992) 46,0 % Rom and Haas Co (2005) 42,0 %
A forma da curva de ruptura delineia uma região do leito no qual está ocorrendo à
troca. Esta região chamada de Zona de Transferência de Massa (ZTM) definida na seção 2.9.5,
sendo determinados pela extensão do leito no qual a concentração passa de PR -concentração
da curva de adsorção ou "breakthrough“ mostrada na figura 5.6. Dessa forma obteve-se os
seguintes parâmetros para a velocidade de operação de 13,6 m/h, o coeficiente de transferência
de massa global (Kca= 17,3 h-1), tempo de médio de residência (t´= 5 horas), e a variância
adimensional (σ 2 =0,06 ), sendo todos dentro da faixa recomendada por McCabe et al (1993)
para uma coluna desse magnitude, podendo esses resultados serem aplicados para uma
simulação em escala real.
Após a realização de todos os testes de ruptura de adsorção de monocomponente,
iniciou-se os testes de dessorção monocomponente com cinco soluções de NaCl com
finalidade de avaliação de algumas variáveis : tempo de dessorção ideal e concentração ideal
da solução de NaCl para regeneração.
V – Resultados e discussões
Andréa Lessa da Fonseca – Agosto/2008. 82
5.6 – Dessorção em Leito Fixo
Os resultados obtidos para dessorção realizadas à coluna com diversas concentrações
da solução regenerante de cloreto de sódio (4%, 5%, 6%, 8% e 10%), estão mostrados na
tabela VI (anexo). Num volume constante de passagem pela coluna de 05 (cinco) litros, com
velocidade de 5,4 m/h, as soluções regenerantes apresentaram os seguintes valores de
eficiência média de dessorção: 25%, 38%, 33%,70% e 71%. A solução ideal para regeneração
da coluna foi de 8%, tendo em vista que, sua eficiência de dessorção foi praticamente igual à
eficiência da solução 10% e a partir dessa, não houve aumento significativo, não justificando
gastos com regenerante em soluções mais concentradas. Esse resultado difere do valor de
concentração de NaCl indicado pelo fabricante para resina IMAC-HP-555, que é de 6%
(Rohm and Haas Co ,1982).
Eficiência da DessorçãoSolução de NaCl a 8%
0
20
40
60
80
100
120
0 20 40 60 80 100 120
Tempo (min)
Efic
iênc
ia (%
) .
Figura 5.7 – Curva da eficiência da dessorção para coluna experimental de resina IMAC-
HP-555 com solução regenerante de NaCl a 8%.
Não se confirmou às concentrações de NaCl para regeneração usadas por alguns
autores: Applebaum (1978) e Cunha (1992) (10%), Rohm and Haas Co (2005) (6%), Clifford
(1997), Johnson e Mustermam (1979) e Rohm and Haas Co (2006) (7%), sendo confirmado a
concentração de 8% usada por Slater (2003) e Oliver et al (2005). Ruthven (1988) atribui
pecularidades na cinética de regeneração, para cada tipo de condições de equilíbrio (tipo de
água), podendo esse fato explicar essa falta de uniformidade nos valores da concentração do
regenerante.
V – Resultados e discussões
Andréa Lessa da Fonseca – Agosto/2008. 83
Dentre os valores obtidos para o tempo de dessorção da coluna experimental utilizando
a resina IMAC-HP-555, ficou evidenciado (figura 5.7) que a eficiência de remoção é
diretamente proporcional ao tempo, e que a melhor eficiência foi alcançada com tempo de 80
minutos. A partir desse tempo a eficiência tem comportamento constante, sendo ora maior ou
menor, mostrando que 80 minutos é o valor de tempo ideal. A constante de dessorção é da
ordem de 0,095 meq Cl-1 / NO3-1/g resina. Esse valor apresentou-se 12,2% menor, que o
indicado pelo fabricante (Rom and Haas, 1982).
5.7 – Aumento de Escala
Considerando-se os resultados obtidos, segundo a análise de curvas de ruptura que
forneceram dados importantes, foi aplicado o programa de modelagem computacional para
projetos de colunas de troca iônica (ROREX-420/2000). Deste programa obtém-se o custo do
m3 da água potável, utilizando o método dos Poliedros Flexíveis para uma função multi-
dimensional, funcionando da seguinte forma: são necessários algumas variáveis pré-
estabelecidas (tabela 5.7) e os resultados experimentais obtidos (tabela 5.1, e as tabelas II.1,
II.2, III, IV.1, IV.2 do Anexo 1), sendo essa atitude comum ao projetista.
Esses pontos devem formar um poliedro, onde são determinadas algumas variáveis
importantes ao processo em escala real. Sendo obtido um modelo para tratamento de água de
poços profundos contaminados com nitratos proveniente do Aqüífero Dunas-Barreiras, para
fins de repotabilização da mesma, ou seja, produção de água potável. Uma vez obtido um
modelo para tratamento de água de poços profundos contaminados com nitrato do aqüífero,em
estudo, fez-se uso dessas informações para “estimar” um aumento de escala para um processo
batelada de ciclos de adsorção/desorção de monocomponente (nitrato) para o Aqüífero Dunas-
Barreiras.
Tabela 5.8 – Variáveis pré - estabelecidas para simulação de aumento de escala.
VARIÁVEIS VALOR ADOTADO
Volume de água potável diária produzida pelo sistema (m3) 2.100 Tempo espacial (h1) 21 Temperatura (º C) 25
Concentração de nitratos afluente a coluna (mg/L) 71,40
V – Resultados e discussões
Andréa Lessa da Fonseca – Agosto/2008. 84
Assim foram obtidas as principais variáveis de uma coluna em escala real, a partir dos
dados experimentais obtidos no trabalho em questão, mostrados na tabela 5.7.
Tabela 5.9 – Variáveis obtidas para uma coluna de adsorção de nitratos com resina IMAC-HP-
555 para água do Aqüífero Dunas-Barreiras.
VARIÁVEIS VALOR ADOTADO Vazão de trabalho (m3 /h) 100 Tempo do ciclo (h) 21 Produção de água por ciclo (m3) 2.100 Diâmetro da coluna (mm) 79 Área (m2) 0,49 Volume de resina (L) 7.000 Capacidade de adsorção média(g NO3
-/g R) 0,0110 Massa de resina (kg) 548 Altura do leito de resina (m) 1,50 Altura da coluna (m) 2,80 Massa de regenerante NaCl (kg) 1.050 Volume de solução regenerante 8% (L) 13.000 Consumo Água p/ lavagem regeneração (L ) 800 Custo da instalação completa coluna (R$) 250.000,00 Custo de uma carga de resina (R$/L) 17,15 Custo do regenerante NaCl (R$)/tonelada 150,00 CUSTO do m3 de água produzida (*) demonstrado (R$) 0,16/m3
Kawamura (2006) realizou estudo em 12 países do custo médio do m3 de água
desnitrificada e chegou a valores de 0,17 US$, fato esse atribuído às características
desfavoráveis das águas subterrâneas na maioria desses países. Nesses há predominância de
águas carbonatadas e sulfatadas, mais difícies de desnitrificar (competição de íons). Dessa
forma o valor obtido do m3 da água desnitrificada do aqüífero Dunas - Barreiras apresentou-se
inferior (aproximadamente 75%), estando dentro dos padrões de viabilidade econômica e
técnica de aproveitamento recomendados.
Segundo FUNASA (2007) para realizar o saneamento de uma cidade de 100.000 hab é
necessário um investimento de aproximadamente de 15.000.000 R$, sendo esse tipo de obra
considerado não prioritário (85% das cidades Brasileiras não tem saneamento). Para abastecer
uma cidade desse porte com água desnitrificada do Aqüífero Barreiras seria necessário um
investimento inicial fixo de R$ 7.000.000,00, além de gasto de manutenção de R$ 4.000,00
mensais (considerando uma per-cápita de 250L/dia). Esses dados obtidos mostram que é mais
viável, sanear a cidade e evitar a contaminação dos mananciais subterrâneos e superficiais .
VI – Conclusões
Andréa Lessa da Fonseca – Agosto/2008. 86
Capítulo 6: Conclusões Baseado nos resultados obtidos neste trabalho pode-se concluir que:
§ Dentre as resinas de troca iônicas existentes atualmente no mercado mundial, a
resina IMAC-HP-555 poderá ser utilizada para tratamento da água do aqüífero Dunas-Barreiras, removendo nitratos, visando à produção de água potável, tendo em vista sua seletividade a nitrato e a baixo custo de regeneração;
§ Dentre as águas que compõem o Aqüífero Dunas-Barreiras, somente águas de
poços profundos, ou seja, com profundidade mínima de 70m, poderão ser desnitrificadas nesses sistemas de tratamento através de colunas de troca iônica;
§ A caracterização da água do aqüífero de poços profundos a ser utilizada na
pesquisa, mostra que a mesma é cloretada sódica com pH ácido e ausência de sulfatos;
§ Da caracterização físico-química da resina IMAC-HP-555, constatou-se que: a
resina possui matriz de stirenodivinilbenzeno copolímero, tamanho da partícula molhada igual a 50 mesh; densidade igual a 920g/cm3 e densidade aparente 670
g/cm3, porosidade igual a 0,50; granulometria média (90% tamanho de 16 mesh); forma de contas ou bears; pH em água destilada variando de 5,0 a 9,0; cor Bege
opaca; odor amínico; temperatura de ignição de 427 º C; insolúvel em água e umidade de 0,1%;
§ A capacidade termodinâmica da adsorção não aumenta significativamente com o
aumento da temperatura, sendo da ordem de 1,5%, não se justificando aplicá-la na produção de água potável, visto que oneraria o custo de produção na ordem de 30% da mesma sem grandes incrementos na eficiência de remoção;
§ A capacidade de adsorção média para o íon nitrato à 25 º C, para a resina IMAC-
HP-555 é de adsorção (0,0110 g NO3-/g R) para as condições de equilíbrio do
sistema, a eficiência de adsorção do sistema alcançada foi de 45%;
VI – Conclusões
Andréa Lessa da Fonseca – Agosto/2008. 87
§ O modelo de Brunauer et al (1938), para correlação de dados termodinâmicos, ajustou-se de forma satisfatória aos dados experimentais. Aplicaram-se modelos de
isotermas, com o objetivo de encontrar um modelo que melhor se ajustasse aos resultados experimentais.
§ Os resultados dos testes de dessorção realizados com o íon nitrato, revelaram que a
solução ideal de regeneração é de concentração 8%, com a seletividade ao dessorvente (NaCL) empregado com constante de dessorção da ordem de 0,095 meq Cl-1/NO3
-1/g resina, e tempo ideal de dessorção de 80 minutos, sendo informações valiosas para sistemas de tratamento de águas contaminadas por nitratos em escala real;
§ O custo do metro cúbico da água do aqüífero Dunas Barreiras desnitrificada (R$
0,16) obtido apresentou-se muito inferior ao custo médio da água desnitrificada em
outros países (US$ 0,17) e os resultados obtidos apontam possibilidade real de
aproveitamento das águas do aqüífero Dunas - Bareirras, tendo em vista que
atualmente a CAERN (Companhia de Águas do Rio Grande do Norte) cobra taxa
média de R$ 0,53/m3 de água potável distribuída;
§ As informações de caráter termodinâmico, cinético e dinâmico contidas no presente
trabalho, conferem credibilidade ao processo adsortivo por troca iônica, como uma
forma alternativa de construção de um modelo de sistema técnico -
economicamente viável para aproveitamento das águas contaminadas por nitratos
do aqüífero Dunas-Barreiras;
§ O método de ampliação de escala apresentado, embora simples, ainda não foi
confirmado na prática, ou seja, implementado, porém, ele se baseou principalmente
em dados experimentais obtidos diretamente através da coluna experimental e
devem ser consideradas as falhas e incertezas do modelo adotado. Tendo em vista
que, no processo de captação de água subterrânea, gera-se um cone de
rebaixamento produzindo uma mistura de águas rasas e profundas.
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Anexo I
Andréa Lessa da Fonseca – Agosto/2008. 97
Anexo I
Tabela I – Dados de Localização das Fontes, Cacimbões e Poços do Aqüífero Dunas-
Barreiras e Resultados da Sondagem Físico-Química e Microbiológica de Contaminantes.
COORDENADAS UTM PONTOS DE ÁGUA
X Y
PROF. (m)
NO3-1
(mg N/L) NH4
+1 (mg/L)
NO2 -2 (mg/L)
CF (P/A)
Poço profundo 255520 9351489 80 8,18 <1,5 <1,0 A Poço profundo 254447 9350416 90 14,27 <1,5 <1,0 A Poço profundo 255142 9350379 85 3,73 <1,5 <1,0 A Poço profundo 255692 9350310 87,7 18,71 <1,5 <1,0 A Poço profundo 256110 9350573 86,66 18,31 <1,5 <1,0 A Poço profundo 256520 9351024 83 13,78 <1,5 <1,0 A Poço profundo 255186 9350020 77,27 5,00 <1,5 <1,0 A Poço profundo 256358 9349430 82,47 6,69 <1,5 <1,0 A Poço profundo 254723 9352240 40 3,11 <1,5 <1,0 A Poço profundo 254902 9352605 40 1,76 <1,5 <1,0 A Poço profundo 254295 9350838 58 4,44 <1,5 <1,0 A Poço profundo 256284 9349930 60 7,91 <1,5 <1,0 A Poço profundo 254148 9354079 115 9,93 <1,5 <1,0 A Poço profundo 254961 9354193 86,93 10,89 <1,5 <1,0 A Poço profundo 253855 9354102 99,35 5,16 <1,5 <1,0 A Poço profundo 254135 9354484 87,4 2,00 <1,5 <1,0 A Poço profundo 254123 9354319 56,7 10,93 <1,5 <1,0 A Poço profundo 254439 9355230 72,5 7,11 <1,5 <1,0 A Poço profundo 253988 9353825 46,2 15,58 <1,5 <1,0 A Poço profundo 254938 9353051 38,4 6,11 <1,5 <1,0 A Poço profundo 254937 9353310 46,5 7,89 <1,5 <1,0 A Poço profundo 258505 9349379 100 14,62 <1,5 <1,0 A Poço profundo 258216 9349675 90,7 8,11 <1,5 <1,0 A Poço profundo 258555 9350175 102 7,38 <1,5 <1,0 A Poço profundo 258030 9340808 71,1 11,02 <1,5 <1,0 A Poço profundo 254458 9349823 94,03 6,00 <1,5 <1,0 A Poço profundo 258351 9349500 99 6,89 <1,5 <1,0 A Poço profundo 259562 9349176 72 8,36 <1,5 <1,0 A Poço profundo 259437 9348556 56 3,33 <1,5 <1,0 A Poço profundo 258725 9349251 90 0,98 <1,5 <1,0 A Poço profundo 257861 9348730 88 0,20 <1,5 <1,0 A Poço profundo 259168 9349211 67 1,78 <1,5 <1,0 A Poço profundo 259999 9349114 65 11,78 <1,5 <1,0 A
Anexo I
Andréa Lessa da Fonseca – Agosto/2008. 98
COORDENADAS UTM PONTOS DE ÁGUA
X Y
PROF. (m)
NO3-1
(mg N/L) NH4
+1 (mg/L)
NO2 -2 (m/L)
CF (P/A)
Poço profundo 256663 9356253 93,59 12,31 <1,5 <1,0 A Poço profundo 256748 9356481 98 16,31 <1,5 <1,0 A Poço profundo 256996 9357138 93,63 10,33 <1,5 <1,0 A Poço profundo 257249 9357005 111,9 14,44 <1,5 <1,0 A Poço profundo 257171 2357238 75 12,31 <1,5 <1,0 A Poço profundo 256988 9357335 95,8 14,44 <1,5 <1,0 P Poço profundo 256904 9358036 80 6,67 <1,5 <1,0 P Poço profundo 256465 9355928 100 15,56 <1,5 <1,0 P Poço profundo 256293 9356318 88,87 13,56 <1,5 <1,0 A Poço profundo 255835 9354125 87,3 21,00 <1,5 <1,0 A Poço profundo 255636 9355760 80 4,56 <1,5 <1,0 A Poço profundo 256546 93597141 80 15,16 <1,5 <1,0 A Poço profundo 256300 9358574 55 10,51 <1,5 <1,0 A Poço profundo 256527 9358836 50 8,58 <1,5 <1,0 A Poço profundo 256168 9359008 60 7,07 <1,5 <1,0 A Poço profundo 256022 9359011 70 6,93 <1,5 <1,0 A Poço profundo 256523 9358000 90 2,13 <1,5 <1,0 A Poço profundo 255512 9357960 80 5,91 <1,5 <1,0 A Poço profundo 255746 9357900 80 9,07 <1,5 <1,0 A Poço profundo 256343 9358568 50 11,82 <1,5 <1,0 A Poço profundo 256374 9359120 120 4,44 <1,5 <1,0 A Poço profundo 256968 9359612 53 8,09 <1,5 <1,0 A Poço profundo 256031 9357706 60 35,24 <1,5 <1,0 A Poço profundo 256107 9357292 92 9,93 <1,5 <1,0 A Poço profundo 254377 9359234 100 21,78 <1,5 <1,0 P Poço profundo 254331 9359052 78 20,89 <1,5 <1,0 A Poço profundo 253079 9351633 79,9 5,56 <1,5 <1,0 A Poço profundo 252976 9351492 98,94 4,73 <1,5 <1,0 A Poço profundo 253039 9351254 61,6 5,60 <1,5 <1,0 A Poço profundo 253253 9351134 78,5 5,80 <1,5 <1,0 A Poço profundo 253467 9350910 76,26 5,82 <1,5 <1,0 P Poço profundo 253860 9350909 63,25 4,33 <1,5 <1,0 A Poço profundo 253642 9350554 63,15 9,42 <1,5 <1,0 A Poço profundo 252925 9352217 62 7,58 <1,5 <1,0 A Poço profundo 251196 9352342 80 5,02 <1,5 <1,0 A Poço profundo 252205 9352912 62 15,47 <1,5 <1,0 A Poço profundo 250858 9352489 66,15 1,98 <1,5 <1,0 P Poço profundo 251391 9353506 66,5 3,56 <1,5 <1,0 A Poço profundo 250033 9352097 76 0,29 <1,5 <1,0 A Poço profundo 248169 9354151 63 1,11 <1,5 <1,0 A Poço profundo 247965 9354019 61,2 1,29 <1,5 <1,0 P Poço profundo 249231 9353062 75,19 0,40 <1,5 <1,0 A
Anexo I
Andréa Lessa da Fonseca – Agosto/2008. 99
COORDENADAS UTM PONTOS DE ÁGUA
X Y
PROF. (m)
NO3-1
(mg N/L) NH4
+1 (mg/L)
NO2 -2 (m/L)
CF (P/A)
Poço profundo 248395 9353499 65 0,11 <1,5 <1,0 A Poço profundo 248031 9353670 60 2,76 <1,5 <1,0 A Poço profundo 249116 9353126 80 5,91 <1,5 <1,0 P Poço profundo 248562 9352488 46 0,49 <1,5 <1,0 P Poço profundo 248278 9352458 60 0,98 <1,5 <1,0 P Poço profundo 250119 9353436 80 1,78 <1,5 <1,0 P Poço profundo 251163 9353856 60 2,44 <1,5 <1,0 P Poço profundo 249591 9352294 40 0,40 <1,5 <1,0 P Poço profundo 254782 9356089 76 10,33 <1,5 <1,0 A Poço profundo 254742 9354969 68 10,44 <1,5 <1,0 A Poço profundo 254643 9355395 95 8,44 <1,5 <1,0 A Poço profundo 255203 9355427 102 8,89 <1,5 <1,0 A Poço profundo 254956 9355450 95 12,04 <1,5 <1,0 A Poço profundo 254953 9355217 93 6,22 <1,5 <1,0 A Poço profundo 255005 9355018 76 5,78 <1,5 <1,0 A Poço profundo 254563 9355126 92 5,78 <1,5 <1,0 A Poço profundo 255756 9354852 86 14,36 <1,5 <1,0 A Poço profundo 255841 9354574 76 10,82 <1,5 <1,0 A Poço profundo 255810 9354433 92 8,27 <1,5 <1,0 A Poço profundo 255943 9354480 98 7,56 <1,5 <1,0 A Poço profundo 256073 9354397 72 13,56 <1,5 <1,0 A Poço profundo 255940 9354545 86 12,16 <1,5 <1,0 A Poço profundo 255910 9354420 78 9,16 <1,5 <1,0 A Poço profundo 253795 9355894 90 19,69 <1,5 <1,0 A Poço profundo 253551 9355658 80 9,56 <1,5 <1,0 A Poço profundo 252977 9355940 80 2,96 <1,5 <1,0 A Poço profundo 254088 9355684 28 9,84 <1,5 <1,0 A Poço profundo 255147 9356822 80 10,22 <1,5 <1,0 A Poço profundo 255517 9354134 60 18,53 <1,5 <1,0 A Poço profundo 255830 9354132 80 18,71 <1,5 <1,0 A Poço profundo 255701 9355046 50 19,69 <1,5 <1,0 A Poço profundo 255666 9354051 90 25,78 <1,5 <1,0 A Poço profundo 256215 9354255 100 21,33 <1,5 <1,0 A Poço profundo 256280 9354008 90 17,33 <1,5 <1,0 A Poço profundo 257367 9351381 84 8,44 <1,5 <1,0 P Poço profundo 257118 9351570 92 5,56 <1,5 <1,0 A Poço profundo 256903 9351725 82 10,00 <1,5 <1,0 A Poço profundo 256480 9352054 96 6,67 <1,5 <1,0 A Poço profundo 255665 9352622 98 X <1,5 <1,0 A Poço profundo 255389 9352710 150 4,44 <1,5 <1,0 A Poço profundo 256486 9353138 100 3,56 <1,5 <1,0 A Poço profundo 256048 9352413 71 21,78 <1,5 <1,0 P
Anexo I
Andréa Lessa da Fonseca – Agosto/2008. 100
COORDENADAS UTM PONTOS DE ÁGUA
X Y
PROF. (m)
NO3-1
(mg N/L) NH4
+1 (mg/L)
NO2 -2 (m/L)
CF (P/A)
Poço profundo 255200 9352429 77,24 10,33 <1,5 <1,0 P Poço profundo 252056 9355381 65,3 26,00 <1,5 <1,0 P Poço profundo 252828 9355402 100 22,44 <1,5 <1,0 A Poço profundo 252842 9355068 94 3,78 <1,5 <1,0 A Poço profundo 251449 9358896 80 30,00 <1,5 <1,0 P Poço profundo 252848 9357299 87 12,00 <1,5 <1,0 P Poço profundo 250899 9355359 75 19,78 <1,5 <1,0 P Poço profundo 250787 9355466 70 13,78 <1,5 <1,0 P Poço profundo 250904 9355051 77 9,11 <1,5 <1,0 P Poço profundo 251108 9355120 75 18,67 <1,5 <1,0 P Poço profundo 249422 9355686 80 7,33 <1,5 <1,0 P Poço profundo 250917 9355646 73 15,33 <1,5 <1,0 P Poço profundo 251271 9355692 76 9,56 <1,5 <1,0 A Poço profundo 251519 9354395 80 23,56 <1,5 <1,0 A Poço profundo 251752 9354655 82 24,22 <1,5 <1,0 A Poço profundo 256949 9360446 125 10,67 <1,5 <1,0 A Poço profundo 256994 9360404 120 6,89 <1,5 <1,0 A Poço profundo 257010 9361020 40 11,78 <1,5 <1,0 A Poço profundo 256548 9360064 45 6,44 <1,5 <1,0 A Poço profundo 256761 9362820 35 5,56 <1,5 <1,0 A Poço profundo 256385 9362292 80 1,11 <1,5 <1,0 P Poço profundo 255657 9361028 160 0,67 <1,5 <1,0 A Poço profundo 255677 9360946 130 2,44 <1,5 <1,0 A Poço profundo 256545 9348583 77 3,33 <1,5 <1,0 A Poço profundo 254632 9349727 79 7,33 <1,5 <1,0 A Poço profundo 256494 9348139 96 8,89 <1,5 <1,0 A Poço profundo 257072 9347614 86 6,67 <1,5 <1,0 A Poço profundo 255692 9348169 78 6,67 <1,5 <1,0 A Poço profundo 252758 9349784 60 8,89 <1,5 <1,0 A Poço profundo 256477 9348626 60 6,89 <1,5 <1,0 P Poço profundo 257128 9348160 80 3,11 <1,5 <1,0 P Poço profundo 256584 9347668 80 2,00 <1,5 <1,0 A Poço profundo 255310 9348786 95 0,67 <1,5 <1,0 A Poço profundo 254555 9349808 70 11,33 <1,5 <1,0 A Poço profundo 254583 9350228 70 5,11 <1,5 <1,0 A Poço profundo 252566 9348108 80 2,00 <1,5 <1,0 A Poço profundo 252352 9348688 55 3,56 <1,5 <1,0 A Poço profundo 250903 9349146 49 5,11 <1,5 <1,0 A Poço profundo 250835 9349394 60 6,44 <1,5 <1,0 A Poço profundo 250820 9349430 80 3,56 <1,5 <1,0 A Poço profundo 250201 9349878 35 7,56 <1,5 <1,0 A Poço profundo 251633 9349388 80 4,44 1,5 <1,0 A
Anexo I
Andréa Lessa da Fonseca – Agosto/2008. 101
COORDENADAS UTM PONTOS DE ÁGUA
X Y
PROF. (m)
NO3-1
(mg N/L) NH4
+1 (mg/L)
NO2 -2 (m/L)
CF (P/A)
Fonte 254780 9353440 4 21,78 >1,5 >2,0 P Fonte 255990 9350930 3,5 14,00 >1,5 >1,8 P Fonte 254505 9352430 3,2 38,47 >1,5 >1,4 P Fonte 247609 9355502 9 30,00 >1,5 >2,5 P Fonte 251817 9358286 3,5 43,78 >1,5 >1,7 P Fonte 251412 9358476 4,3 14,67 >1,5 >1,5 P Fonte 250486 9351090 0,5 18,89 >1,5 >1,5 P
Poço raso 253838 9353617 16,5 22,82 >1,5 >1,5 P Poço raso 253694 9353343 28 40,00 >1,5 >1,5 P Poço raso 252735 9354407 32 7,11 >1,5 >1,5 P Poço raso 252818 9354350 21 7,38 >1,5 >1,5 P Poço raso 259694 9349144 35 16,80 >1,5 >1,5 P Poço raso 260156 9349173 34 13,93 >1,5 >1,5 P Poço raso 259308 9349597 28 18,44 >1,5 >1,5 P Poço raso 259303 9349629 35 14,89 >1,5 >1,5 P Poço raso 258962 9350316 27 13,60 >1,5 >1,5 P Poço raso 259236 9349814 32 11,73 >1,5 >1,5 P Poço raso 257186 9355226 11,2 11,11 >1,5 >1,5 P Poço raso 248424 9353396 35 0,69 >1,5 >1,5 P Poço raso 248737 9353176 26 0,98 >1,5 >1,2 P Poço raso 249366 9353016 26 2,36 >1,5 >1,2 P Poço raso 256334 9353330 37 9,56 >1,5 >1,2 P Poço raso 256133 9353486 47 4,00 >1,5 >1,2 A Poço raso 256728 9353580 48 10,44 >1,5 >1,2 P Poço raso 256491 9353593 45 9,33 >1,5 >1,2 P Poço raso 252507 9358702 33 6,89 >1,5 >1,2 P Poço raso 252380 9357200 35 9,78 >1,5 >1,2 P Poço raso 258033 9358630 39 20,22 >1,5 >1,2 P Poço raso 258287 9358862 30 17,33 < 1,2 >1,2 P Poço raso 258341 9357728 45 16,22 < 1,2 >1,2 P Poço raso 258306 9354990 43 24,44 < 1,9 >1,2 P Poço raso 258286 9355516 35 11,78 >1,5 >1,4 P Poço raso 258347 9357618 38 20,22 >1,5 >1,5 P Poço raso 258336 9358082 37 17,33 >1,5 >1,6 P Poço raso 257237 9360382 30 16,67 >1,5 >1,5 P Poço raso 256996 9360240 36 19,33 >1,5 >1,5 P Poço raso 251965 9350558 35 2,00 >1,5 >1,3 P Poço raso 251785 9350816 28 3,78 >1,5 >1,5 P Poço raso 252290 9349784 30 0,67 >1,5 >1,2 P Poço raso 250225 9348338 34 17,78 >1,5 >1,2 P Poço raso 250049 9348434 36 16,89 >1,5 >1,2 P Poço raso 246108 9349536 25 16,67 >1,5 >1,2 P
Anexo I
Andréa Lessa da Fonseca – Agosto/2008. 102
COORDENADAS UTM PONTOS DE ÁGUA
X Y
PROF. (m)
NO3-1
(mg N/L) NH4
+1 (mg/L)
NO2 -2 (m/L)
CF (P/A)
Poço raso 247680 9348990 32 18,44 >1,5 >1,2 P Cacimba 254970 9353240 12 17,78 >1,5 >1,5 P Cacimba 256360 9350580 14,6 28,44 >1,5 >1,5 P Cacimba 258700 9351200 10 14,89 >1,5 >1,5 P Cacimba 258780 9350900 9,3 19,82 >1,5 >1,5 P Cacimba 256080 9356520 11,2 26,67 >1,5 >1,5 P Cacimba 256780 9356800 15 44,89 >1,5 >1,9 P Cacimba 256640 9356600 12 16,89 >1,5 >1,8 P Cacimba 255760 9358820 10 14,89 >1,5 >1,7 P Cacimba 255600 9358460 12 10,00 >1,5 >1,7 P Cacimba 255540 9358020 15 21,33 >1,5 >1,7 P Cacimba 254980 9359640 8 21,78 >1,5 >1,5 P Cacimba 255120 9360200 10 16,89 >1,5 >1,7 P Cacimba 253220 9358940 12 20,00 >1,5 >1,7 P Cacimba 254550 9358160 13 23,78 >1,5 >1,7 P Cacimba 247576 9354300 12 3,27 >1,5 >1,5 P Cacimba 247602 9354078 11 35,87 >1,5 >1,7 P Cacimba 247620 9354164 9 7,38 >1,5 >1,5 P Cacimba 247598 9354200 10 12,31 >1,5 >1,5 P Cacimba 247660 9354168 14 31,49 >1,5 >1,5 P Cacimba 247652 9354132 12 17,22 >1,5 >1,5 P Cacimba 247616 9353910 6 10,82 >1,5 >1,5 P Cacimba 248935 9352348 9 0,20 >1,5 >1,5 P Cacimba 250144 9351432 15 26,67 >1,5 >1,8 P Cacimba 255020 9355460 22 63,11 >1,5 >1,5 P Cacimba 255220 9356820 23 21,11 >1,5 >1,5 P Cacimba 253840 9357160 25 40,00 >1,5 >1,5 P Cacimba 254600 9356740 20 21,11 >1,5 >1,5 P Cacimba 253620 9356500 15 16,89 >1,5 >1,5 P Cacimba 253540 9356420 18 18,44 >1,5 >1,3 P Cacimba 254620 9355820 29 25,78 >1,5 >1,3 P Cacimba 254550 9355180 19 28,44 >1,5 >1,2 P Cacimba 257400 9351480 16 19,33 >1,5 >1,5 P Cacimba 255400 9353100 12 20,44 >1,5 >1,5 P Cacimba 255400 9352700 18 19,56 >1,5 >1,1 P Cacimba 256400 9351460 12 13,11 >1,5 >1,2 P Cacimba 252200 9359060 11 35,56 >1,5 >1.5 P Cacimba 251200 9358900 17 28,89 >1,5 >1,4 P Cacimba 251620 9358380 13 28,67 >1,5 >1,3 P Cacimba 251220 9358860 15 21,33 >1,5 >1,3 P Cacimba 251200 9359120 10 21,78 >1,5 >1,3 P Cacimba 251280 9358660 16 12,00 >1,5 >1,3 P
Anexo I
Andréa Lessa da Fonseca – Agosto/2008. 103
COORDENADAS UTM PONTOS DE ÁGUA
X Y
PROF. (m)
NO3-1
(mg N/L) NH4
+1 (mg/L)
NO2 -2 (m/L)
CF (P/A)
Cacimba 251360 9358500 25 37,33 >1,5 >1,3 P Cacimba 252420 9358900 10 22,22 >1,5 >1,5 P Cacimba 252240 9358880 11 44,89 >1,5 >1,5 P Cacimba 252060 9358060 8 14,00 >1,5 >1,5 P Cacimba 252480 9358010 9 21,56 >1,5 >1,5 P Cacimba 252160 9358120 12 19,56 >1,5 >1,5 P Cacimba 252320 9358940 16 12,89 >1,5 >1,5 P Cacimba 250080 9356140 13 24,22 >1,5 >1,5 P Cacimba 249505 9356376 8 35,33 >1,5 >1,5 P Cacimba 248903 9356182 15 22,22 > 1,75 >1,5 P Cacimba 251380 9354660 13 17,11 >1,8 >1,5 P Cacimba 251396 9354660 11 17,11 >1,9 >1,5 P Cacimba 251200 9354840 16 15,33 >1,5 >1,5 P Cacimba 251480 9354600 15 26,67 >1,5 >1,5 P Cacimba 251780 9354340 12 51,11 >1,5 >1,5 P Cacimba 251520 9354340 14 48,89 >1,5 >1,5 P Cacimba 251760 9354000 9 18,67 >1,5 >1,5 P Cacimba 258280 9359160 11 20,00 >1,5 >1,5 P Cacimba 257770 9358850 10 23,11 >1,5 >1,5 P Cacimba 256058 9361466 12 15,78 >1,5 >1,5 P Cacimba 256356 9361162 10 19,11 >1,5 >1,5 P Cacimba 256055 9360918 6 28,44 >1,5 >1,5 P Cacimba 255300 9360420 5 34,67 >1,5 >1,5 P Cacimba 252571 9349912 12 1,33 >1,5 >1,5 P Cacimba 252924 9348482 16 3,78 >1,5 >1,5 P Cacimba 255700 9358660 10,5 30,89 >1,5 >1,5 P Cacimba 255180 9357620 16 28,67 >1,5 >1,5 P Cacimba 251500 9357000 12 16,89 >1,5 >1,5 P Cacimba 252160 9356940 13 15,33 >1,5 >1,5 P Cacimba 252000 9356700 12,8 18,89 >1,5 >1,5 P
Anexo I
Andréa Lessa da Fonseca – Agosto/2008. 104
Tabela II.1 – Dados dos quatro (4) experimentos, e seus valores médios, com isoterma de
adsorção de íons de nitrato sobre a resina IMAC-555 a 25°C.
CeqNO3-
(mg N/L)
W1NO3-
ads./gr (mg/g)
W2 NO3-
ads./gr (mg/g)
W3 NO3-
ads./gr (mg/g)
W4 NO3-
ads./gr (mg/g)
WM NO3-
ads./grR (mg/g)
0,04 6,95 6,94 6,97 6,98 6,96 0,82 8,85 8,86 8,9 8,83 8,86 1,91 9,67 9,66 9,99 9,4 9,68 4,18 9,85 9,85 9,87 9,79 9,84 5,89 9,72 9,71 9,71 9,74 9,72 8,84 16,02 16,01 16,09 16,04 16,04
10,20 23,72 23,68 23,75 23,73 23,72
Tabela II.2 – Dados quatro(4) experimentos, e seus valores médios, com isoterma de adsorção
de íons de nitrato sobre a resina IMAC-555 a 30°C.
CeqNO3-
(mg N/L)
W1 NO3-
ads./grR (mg/g)
W2 NO3-
ads./grR (mg/g)
W3 NO3-
ads./grR (mg/g)
W4 NO3-
ads./grR (mg/g)
WM NO3-
ads./grR (mg/g)
0,00 7,1 6,99 6,91 7 7,00 0,33 9,28 9,28 9,27 9,29 9,28 1,51 10,02 10,03 10 10,11 10,04 2,38 10,46 10,41 11,48 10,45 10,70 4,13 11,26 11,33 11,27 11,26 11,28 6,36 19,18 19,44 18,99 19,19 19,20 9,40 30,05 29,99 30,36 30 30,10
Tabela III – Dados obtidos da linearização da equação de BET para isoterma de equilíbrio
sobre a resina IMAC-555 a 25°C.
w-1 (g R/g NO3-1) Ce.Cs-1(g/L)
0,004 0,011 0,010 0,014 0,017 0,016 0,022 0,018 0,038 0,026 0,055 0,035 0,073 0,042 0,092 0,051
Anexo I
Andréa Lessa da Fonseca – Agosto/2008. 105
Tabela IV.1 – Dados experimentais, de 4 (quatro) experimentos, e seus valores médios, das
curvas de cinética de captação da resina IMAC-555 para nitratos
Rotação=250 rpm e 25°C.
T (mim) Γ1 Γ2 Γ3 Γ4 ΓM
0 0,290215 0,290512 0,290243 0,290320 0,290323 5 0,515162 0,515123 0,515172 0,515149 0,515152
10 0,550376 0,550291 0,550359 0,550524 0,550388
15 0,709203 0,712076 0,708345 0,707983 0,709402 20 0,885688 0,884772 0,890528 0,886182 0,886793 25 1,040123 1,040457 1,040915 1,040654 1,040537 30 1,172991 1,173872 1,174879 1,173910 1,173913 35 1,352831 1,353518 1,352763 1,352653 1,352941 40 1,563402 1,576254 1,553412 1,563342 1,564103 45 1,897645 1,896541 1,901094 1,898923 1,898551 50 2,447845 2,447974 2,447634 2,449650 2,448276 55 2,773246 2,773893 2,773678 2,773523 2,773585 60 3,346768 3,345634 3,352361 3,346541 3,347826 65 3,34233 3,34444 3,34244 3,34467 3,34764
Tabela IV.2 – Dados experimentais, de 4 (quatro) experimentos, e seus valores médios, das
curvas de cinética de captação da resina IMAC-555 para nitratos
Rotação=250 rpm e 30°C.
T (mim) Γ1 Γ2 Γ3 Γ4 ΓM
0 0,29124 0,290222 0,290211 0,290714 0,281234 5 0,50123 0,505308 0,505331 0,508843 0,502312 10 0,540243 0,540231 0,540633 0,54099 0,542255 15 0,697059 0,69555 0,697333 0,69111 0,69193 20 0,86665 0,86771 0,86222 0,86600 0,86563 25 1,03444 1,03345 1,03777 1,03000 1,031889 30 1,163911 1,16555 1,16111 1,16222 1,163623 35 1,37333 1,377286 1,37333 1,37881 1,372731 40 1,52138 1,52114 1,52255 1,52666 1,523333 45 1,86511 1,86555 1,86932 1,862444 1,86577 50 2,43333 2,43819 2,43834 2,437144 2,43613 55 2,78233 2,784308 2,78166 2,78444 2,78110 60 2,78523 2,78333 2,78662 2,78000 2,78102
Anexo I
Andréa Lessa da Fonseca – Agosto/2008. 106
Tabela V – Dados da eficiência de remoção de nitratos sobre a resina IMAC-555 à diversos
tempos espaciais a 25º C. EFNO3 (%)
Tempo (h) V1 =6,5m/h V2 =8,7m/h V3 =13,6m/h V3 =15,2m/h
0,20 0,83 0,80 0,88 0,91 1,00 0,82 0,79 0,86 0,84 1,50 0,79 0,78 0,80 0,76 2,00 0,75 0,76 0,76 0,70 2,50 0,75 0,75 0,75 0,65 3,00 0,73 0,74 0,74 0,30 3,50 0,72 0,73 0,50 0,13 4,00 0,71 0,71 0,39 0,00 4,50 0,70 0,68 0,17 0,00 5,00 0,70 0,65 0,00 0,00 5,50 0,69 0,51 0,00 6,00 0,67 0,48 0,00 6,50 0,61 0,34 7,00 0,54 0,12 7,50 0,49 0,00 8,00 0,48 0,00 8,50 0,40 0,00 9,00 0,24 9,50 0,19
10,00 0,00 10,50 0,00 11,00 0,00
Anexo I
Andréa Lessa da Fonseca – Agosto/2008. 107
Tabela VI – Dados da eficiência da dessorção de nitratos para cloretos, para coluna
experimental.
Eficiência da dessorção (%) Tempo (min) NaCl a 4% NaCl a 5% NaCl a 6% NaCl a 8% NaCl a 10%
0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 10 5,12 7,23 7,30 9,80 10,30 20 9,48 14,98 10,43 16,20 28,93 30 12,30 25,74 16,74 36,20 42,09 40 19,54 29,41 21,43 42,33 55,71 50 26,15 28,56 26,50 68,50 71,30 60 31,97 34,67 29,67 75,11 88,60 70 34,40 36,20 39,12 91,30 91,45 80 32,91 39,45 45,45 98,00 98,12 90 41,07 45,40 50,40 98,23 98,62
100 48,63 52,73 52,73 98,5 98,77
Anexo I
Andréa Lessa da Fonseca – Agosto/2008. 108
Tabela VII.1 – Valores obtidos para 10 (dez) curvas de ruptura realizadas na coluna experimental de troca iônica (leito com resina IMAC-555) para
remoção de nitrato utilizando a água do Aqüífero Dunas – Barreiras
Tempo(h) CNO3
- 1 (mg N/L) te =10 h-1
CNO3- 2
(mg N/L) te =10 h-1
CNO3- 3
(mg N/L) te =10 h-1
CNO3- 4
(mg N/L) te =10 h-1
CNO3- 5
(mg N/L) te =10 h-1
CNO3- 6
(mg N/L) te =10 h-1
CNO3- 7
(mg/L) te =10 h-1
CNO3- 8
(mg/L) te =10 h-1
CNO3- 9
(mg/L) te =10 h-1
CNO3- 10
(mg/L) te =10 h-1
0,2 2,94 2,78 2,63 2,82 3,17 2,81 3,67 3,00 2,69 2,90 1,0 2,74 3,71 2,74 3,47 2,74 2,63 2,80 2,99 3,91 3,67 1,5 4,74 2,99 3,67 3,22 3,48 3,21 3,47 3,51 3,29 3,76 2,0 4,18 4,17 4,12 4,75 4,13 4,20 4,20 4,08 4,14 4,18 2,5 4,32 5,17 4,31 4,34 4,31 4,29 4,20 4,13 4,10 4,10 3,0 4,50 4,42 4,51 4,40 4,17 5,39 4,48 4,53 4,42 4,53 3,5 4,69 4,66 4,62 4,69 4,72 4,96 5,54 4,70 4,43 4,41 4,0 4,90 4,87 4,67 5,03 4,96 4,86 4,72 5,34 4,91 4,90 4,5 4,91 4,96 5,16 5,06 5,13 4,88 5,03 4,99 5,11 5,63 5,0 5,13 5,19 5,10 5,09 5,14 5,54 5,08 5,11 5,26 5,10 5,5 5,33 5,33 5,29 5,33 5,41 5,51 5,33 5,36 5,25 5,36 6,0 5,11 5,56 6,36 5,48 5,60 5,56 5,51 5,53 5,51 5,34 6,5 6,67 6,56 6,67 6,71 6,98 6,65 6,66 6,69 6,69 6,39 7,0 7,78 7,82 7,78 8,51 7,16 7,74 7,76 7,73 7,73 7,78 7,5 8,66 8,68 8,64 8,44 8,76 8,70 8,62 8,68 9,05 8,67 8,0 8,87 8,84 8,79 8,86 8,71 9,16 8,91 8,89 8,74 9,11 8,5 10,33 10,25 10,40 10,00 10,20 10,59 10,21 10,25 10,22 9,99 9,0 12,77 12,89 13,13 12,96 12,94 13,86 12,89 12,84 12,94 13,10 9,5 13,95 13,93 13,81 14,09 13,78 13,96 13,73 13,78 13,67 13,78
10,0 16,86 17,07 17,07 17,06 17,07 17,07 17,25 17,07 17,07 17,07 10,5 17,07 17,07 17,07 17,07 17,07 17,07 17,07 17,07 17,07 17,07 11,0 17,07 17,07 17,07 17,07 17,07 17,07 17,07 17,07 17,07 17,07
Anexo I
Andréa Lessa da Fonseca – Agosto/2008. 109
Tabela VII.2 - Valores obtidos para 10 (dez) curvas de ruptura realizadas na coluna experimental de troca iônica
(leito com resina IMAC-555) para remoção de nitrato utilizando a água do Aqüífero Dunas – Barreiras
Tempo(h)
CNO3-1
(mg N/L) te =7,5 h-1
CNO3- 2
(mg N/L) te =7,5 h-1
CNO3- 3
(mg N/L) te =7,5 h-1
CNO3- 4
(mg N/L) te =7,5 h-1
CNO3- 5
(mg N/L) te =7,5 h-1
CNO3- 6
(mg N/L) te =7,5 h-1
CNO3- 7
(mg N/L) te =7,5 h-1
CNO3- 8
(mg N/L) te =7,5 h-1
CNO3- 9
(mg N/L) te =7,5 h-1
CNO3- 10
(mg N/L) te =7,5 h-1
0,2 3,36 3,33 3,31 3,31 3,30 3,31 3,33 3,16 3,26 4,32
1,0 3,60 3,58 3,73 3,56 3,55 3,60 4,63 3,62 3,41 3,39
1,5 3,78 3,78 3,73 3,75 3,71 3,83 3,82 3,87 3,78 3,76
2,0 3,98 4,05 3,99 4,00 3,98 4,08 4,10 4,10 4,90 4,04
2,5 4,31 5,10 4,30 4,32 4,22 4,27 4,12 4,17 4,22 4,30
3,0 4,29 4,31 4,27 5,15 4,30 4,22 4,27 4,33 4,30 4,35
3,5 4,57 4,49 4,47 4,42 5,14 4,44 4,54 4,62 4,49 4,52
4,0 4,91 4,96 4,93 4,96 4,94 4,91 5,77 4,88 4,94 4,94
4,5 6,07 5,48 5,40 5,36 5,46 5,53 5,56 5,51 5,53 5,44
5,0 5,91 5,98 6,62 5,88 5,77 5,85 5,69 6,00 5,80 5,85
5,5 8,31 8,25 9,52 8,22 8,33 8,41 8,22 8,42 8,36 8,29
6,0 8,83 8,78 8,78 8,80 8,67 8,76 8,82 8,71 8,65 8,62
6,5 11,16 11,00 11,07 11,16 11,13 11,04 6,16 11,16 11,11 11,13
7,0 15,00 15,21 14,98 14,98 14,96 14,96 14,89 15,11 15,11 15,22
Anexo I
Andréa Lessa da Fonseca – Agosto/2008. 110
Tabela VII.3 - Valores obtidos para 10 (dez) curvas de ruptura realizadas na coluna experimental de troca iônica
(leito com resina IMAC-555) para remoção de nitrato utilizando a água do Aqüífero Dunas – Barreiras
Tempo(h)
CNO3- f(t)
(mg N/L) te =5,0 h-1
CNO3- 1
(mg N/L) te =5,0 h-1
CNO3- 2
(mg N/L) te =5,0 h-1
CNO3- 3
(mg N/L) te =5,0 h-1
CNO3- 4
(mg N/L) te =5,0 h-1
CNO3- 5
(mg N/L) te =5,0 h-1
CNO3- 6
(mg N/L) te =5,0 h-1
CNO3- 7
(mg N/L) te =5,0 h-1
CNO3- 8
(mg N/L) te =5,0 h-1
CNO3- 9
(mg N/L) te =5,0 h-1
CNO3- 10
(mg N/L) te =5,0 h-1
0,2 2,00 2,00 1,89 1,98 2,02 1,93 2,00 1,98 1,97 2,00 2,23
1,0 2,33 2,22 2,27 2,81 2,25 2,33 2,30 2,20 2,27 2,32 2,36
1,5 3,40 3,65 3,39 3,36 3,33 3,32 3,36 3,35 3,32 3,46 3,45
2,0 4,03 4,01 3,98 3,98 3,89 4,39 4,02 4,00 3,96 3,99 4,04
2,5 4,25 4,24 4,77 4,23 4,21 4,12 4,12 4,24 4,22 4,22 4,16
3,0 4,50 4,59 4,47 4,49 4,84 4,39 4,44 4,44 4,47 4,42 4,46
3,5 8,53 9,21 8,47 8,42 8,43 8,49 8,46 8,52 8,47 8,49 8,37
4,0 10,36 10,28 10,24 10,23 10,21 10,29 10,34 10,31 10,30 10,27 11,12
4,5 14,09 14,03 14,05 14,00 14,07 14,13 14,22 13,95 14,02 13,78 14,32
5,0 17,06 16,99 16,94 16,88 16,99 16,96 16,88 16,82 16,84 18,37 16,96
5,5 17,07 17,02 16,98 17,00 16,89 16,86 16,96 17,04 17,89 17,03 17,00
6,0 17,07 17,04 16,96 16,88 16,99 16,98 17,88 17,02 16,84 17,00 17,07
Anexo I
Andréa Lessa da Fonseca – Agosto/2008. 111
Tabela VII.4 - Valores obtidos para 10 (dez) curvas de ruptura realizadas na coluna experimental de troca iônica
(leito com resina IMAC-555) para remoção de nitrato utilizando a água do Aqüífero Dunas – Barreiras
Tempo(h)
CNO3-1
(mg N/L) te =4 h-1
CNO3-2
(mg N/L) te =4 h-1
CNO3-3
(mg N/L) te =4 h-1
CNO3-4
(mg N/L) te =4 h-1
CNO3-5
(mg N/L) te =4 h-1
CNO3-6
(mg N/L) te =4 h-1
CNO3-7
(mg N/L) te =4 h-1
CNO3-8
(mg N/L) te =4 h-1
CNO3-9
(mg N/L) te =4 h-1v
CNO3-10
(mg N/L) te =4 h-1
0,2 1,58 1,50 1,40 1,56 1,58 1,55 1,53 1,52 1,58 2,10
1,0 2,70 2,73 2,66 2,63 2,80 2,69 2,99 2,72 2,58 2,69 1,5 8,93 4,11 4,08 3,99 4,04 3,96 4,09 4,00 3,98 4,13
2,0 5,11 5,27 5,42 5,22 5,16 5,10 5,03 5,13 5,18 5,16
2,5 5,91 5,89 5,77 5,94 5,89 5,98 6,80 5,93 5,73 5,71
3,0 11,90 11,87 11,82 11,82 12,92 11,83 11,79 11,77 11,91 11,89 3,5 14,73 15,97 14,54 14,50 14,60 14,62 14,80 14,69 14,65 14,67
4,0 18,77 16,89 16,88 16,78 16,98 16,86 16,67 16,96 16,91 16,88
4,5 16,87 16,93 17,08 16,91 17,07 18,86 17,04 16,86 17,00 17,03
5,0 17,07 17,08 17,63 17,11 16,99 16,96 16,89 16,92 17,06 17,00